基于微凝胶温敏性的磁共振成像造影剂的合成与应用

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磁共振成像(MRI)是一项重要的医学影像诊断技术。在临床诊断中,通常需要使用磁共振成像造影剂来提高正常组织和病灶组织之间的信号对比度。近年来,温热疗法在临床治疗中得到广泛应用和快速发展,利用磁共振成像技术非侵害性监测温度引起了研究人员的兴趣。与目前广泛研究的其他磁共振成像方法相比,温敏性造影剂方法具有灵敏度高、对场强依赖小和不需要修改常规的成像序列及硬件等优势,因此具有广阔的开发前景。微凝胶是一种分散在水介质中,具有分子内交联结构的聚合物微粒,能响应环境温度变化刺激并在最低临界溶解温度(LCST)发生体积膨胀或收缩。微凝胶的温度刺激响应性已在药物输送、化学分离和催化等领域得到了广泛应用,但至今未应用于磁共振成像造影剂。本研究工作将造影剂分子锰卟啉交联入微凝胶的分子结构中,并调查其结构特征、体积收缩特性和弛豫效能等参数,旨在研发对温度改变具有响应性弛豫效能变化的磁共振成像造影剂。  温度响应性微凝胶造影剂的制备通过合成造影剂分子锰卟啉,然后锰卟啉与异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体或异丙基甲基丙烯酰胺(NIPMAM)单体在催化剂和交联剂的作用下发生自由基乳液聚合反应,生成了交联有造影剂分子的微凝胶聚合物。利用动态光散射(DLS)和磁共振成像仪(3.0T MRI)分别调查温度过程中微凝胶造影剂的体积粒径变化和弛豫效能变化。锰卟啉交联NIPAM单体的微凝胶造影剂(M-1)的粒径在最低临界溶解温度(LCST,31-35℃)急剧减小;而锰卟啉交联NIPMAM单体的微凝胶造影剂(M-2)的粒径在温度升高下显示为不断减小的线性变化过程。微凝胶造影剂(M-1和M-2)都显示了其纵向弛豫时间(T1)信号强度的明显增强,但与其小分子类似物磺酸化锰卟啉不同的是,微凝胶造影剂(M-1和M-2)的弛豫效能随着温度的升高是不断增大的变化趋势。M-1的弛豫效能在最低临界溶解温度(LCST,31-35℃)有急剧增大的突变表现;而M-2的弛豫效能变化并不显著。微凝胶造影剂的体积粒径变化和弛豫效能的关联性通过调查不同浓度盐溶液控制微凝胶的体积收缩特性和对应浓度盐溶液下弛豫效能的研究实验加以验证。本研究工作表明微凝胶造影剂(M-1)在磁共振成像技术中有温度监测的应用潜力和价值。
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