Ø 高效低毒靶向磁共振成像造影剂

Ø 多模态分子影像探针

Ø 核素探针

 

多功能分子影像探针：

 

目前单一的治疗技术与诊断手段不能满足现代医学个性化治疗的需求，自2002年Funkhouser教授首次提出“theranostic”以来，“诊疗”这一理念迅速成为了目前生物医学领域研究的热点内容之一。这十几年来，发展了大量新型的诊疗试剂，其中多功能的纳米材料以其独特的纳米尺度效应、易于负载修饰等优势受到研究者的青睐，逐渐成为诊疗体系研究的前沿领域。例如，以脂质体、蛋白、聚合物等为载体，负载诊断试剂（四氧化三铁、钆或锰配合物等）、治疗分子（如DOX、Si-RNA和光敏剂等）以及靶向配体（如叶酸、抗体、多肽和核酸适体等）设计合成的诊疗体系可以同时实现兼具高灵敏度检测与靶向治疗疾病等优势，其中富勒烯/金属富勒烯具有独特的物理和生化性质，目前在生物医学领域受到了广泛的关注，是设计诊疗体系较为理想的材料之一。

本方向拟将富勒烯作为重点研究对象设计合成基于富勒烯/内嵌金属富勒烯的多模态诊疗试剂用于恶性肿瘤的高水平的检测与治疗。发展碳纳米材料新型功能化手段，探索其在恶性肿瘤MRI成像诊断（或PET、SPECT成像）、化疗和光动力治疗为一体的多功能诊疗特性，研究其在动物体内分布和代谢行为，为该纳米材料的生物安全性提供重要的实验依据。

相关研究成果发表在Carbon, 2006, 44, 496–500；Bioconjugate Chem. 2008, 19, 651–655；Chem. Mater. 2008, 20, 2106–2109；J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15597-15601等期刊杂志上。

 

技术路线：

 

² 富勒烯/金属富勒烯的制备与纯化

² 富勒烯/金属富勒烯新型功能化制备具有生物相容性的衍生物

² 负载钆配合物/荧光染料以及靶向分子(叶酸/核酸适体)，制备多功能试剂

² 在动物水平上评价材料的性能，筛选出生物相容性好性能优越的诊疗试剂

 

近期研究成果举例：

 

1）    具有双模态MRI/荧光靶向成像功能的钆内嵌金属富勒烯：

 

将修饰有羧基的钆基富勒烯MRI探针，同时共价结合荧光染料FITC与靶向分子叶酸，这种功能化的双模态造影剂是临床使用的Gd-DTPA的5倍，同时叶酸的存在使得这种造影剂可以特异的吸附于叶酸受体过表达的HeLa细胞中用于细胞成像的研究（图4）。（Nanoscale, 2012, 4 (12), 3669）

 

 

图1.功能性Gd@C₈₂实现双模态成像：左图，功能化Gd@C82与商用Gd-DTPA磁共振成像对比；右图，结合叶酸后特异吸附与叶酸受体过表达的HeLa细胞中

 

2）    富勒烯/Gd-DTPA复合物：高效MRI造影剂、自由基清除剂

 

传统使用的小分子造影剂存在着弛豫效率低，体内存留时间短等缺陷制约着肿瘤的高灵敏检测，在这里我们将富勒烯衍生物作为一种刚性载体，利用其纳米聚集行为调节造影效率，改善小分子造影剂在体内的代谢分布行为，同时结合富勒烯本身的自由基清除特性，初步地研究了富勒烯衍生物在疾病诊疗方面的应用，为进一步研究内嵌金属富勒烯在活体水平的应用打下良好技术基础： (Chem. Eur. J, accepted)

 

图 2 富勒烯/Gd-DTPA复合物具有MRI/FL双模态成像性质以及高效的自由基清除性质，可以用于疾病的早期诊断与防治