骨髓间充质干细胞负载的纳米水凝胶的制备、表征、及其在分子影像学中的应用

• 作 者: 郝欣欣
• 机 构: 东华大学
• 出 处: 东华大学
• 发表日期: 2019年期
• 关键词: 骨髓间充质干细胞

近年来癌症的发病率和患者的复发率在逐年增长，而且逐渐呈年轻态发展，所以提高癌症的治愈率是我们迫在眉睫需要解决的问题之一。众所周知治疗癌症的关键就是早发现、早治疗。因而提高癌症早期诊断的灵敏性和准确性成为癌症治疗过程中至关重要的一步。近年来随着癌症诊断的成像技术和纳米技术的迅猛发展，如何将成像技术与纳米技术更加完美的结合在一起，成为提高肿瘤的早期诊断灵敏度和精确性的核心工作内容。如今在癌症诊断与治疗的过程中面临的主要问题有纳米材料在肿瘤部位的渗透性不够，富集量不多，靶向性单一等。为了克服这些难题，各种靶向试剂的研究已成为肿瘤诊断与治疗研究焦点之一，常见的方法是对我们合成的纳米材料进行靶向修饰，例如在纳米材料表面修饰FA，HA，RGD等，然而这类靶向试剂在肿瘤诊断与治疗中有一定的局限性，只对某种肿瘤模型具有靶向性，普适性低，这很大程度上限制了其在生物医学上的广泛应用。近年来一种新型的治疗平台引起了人们的关注，以具有肿瘤趋向性的细胞（例如：间充质干细胞，T细胞，巨噬细胞等）为纳米材料的载体，运用此类细胞的肿瘤趋向性，可以更准确的将纳米材料输送到肿瘤部位，延长纳米材料在肿瘤部位的浸润时间，增加纳米材料在肿瘤区域分布的均匀性，从而达到更好的肿瘤诊断与治疗的效果。这种新型的治疗平台与传统靶向试剂修饰纳米材料相比，用细胞作为载体有望提高纳米材料在肿瘤部位的富集量，延长纳米材料在肿瘤部位的停留时间，提高纳米材料靶向肿瘤区域的普适性。
　　本硕士论文主要是以骨髓间充质干细胞作为肿瘤靶向的载体，用包裹超小四氧化三铁纳米颗粒的海藻酸钠纳米水凝胶作为造影剂，用于增强MR成像的研究，我们希望通过本论文的研究，开发出一种新型的肿瘤靶向造影剂平台，用于提高肿瘤诊断的精确性。
　　在第二章中，首先我们依据课题组先前报道的工作，用一步溶剂热法合成了柠檬酸钠稳定的超小四氧化三铁（USIO）纳米颗粒。第二部利用EDC/NHS活化USIO表面的羧基，选用经济实惠的PEI对超小四氧化三铁纳米颗粒（USIO）进行表面修饰，提高USIO的稳定性和生物相容性。第三步，用PEI-Fe3O4作为为交联剂，利用双乳化法，调控交联剂与乳化剂之间的投料摩尔比，从而调控纳米水凝胶的结构，表面电势和粒径大小，最终合成了海藻酸钠纳米水凝胶包裹的超小四氧化三铁。制备的纳米水凝胶的尺寸大小为47.68 ± 3.41 nm，并且具有良好的水溶性和胶体稳定性。MR成像测试结果表明该纳米水凝胶具有较高的 r1弛豫率。在 MR 成像造影剂方面具有良好的应用前景。
　　在第三章中，通过查阅相关骨髓间充质干细胞提取的文献，我们首先从小鼠的骨髓中提取，并分离纯化骨髓间充质干细胞，为了鉴定我们提取分离纯化的细胞是否为BMSCs细胞，我们进一步运用流式细胞仪对我们提取的细胞表面表达的特异性抗原进行鉴定表征。然后结合第二章中合成的纳米水凝胶的材料通过一系列的细胞实验，细胞毒性实验和流式实验来评估纳米水凝胶对BMSCs细胞活力和性能的影响。CCK-8测试结果和流式细胞仪检测结果表明纳米水凝胶具有良好的细胞相容性。为了动物MR成像的研究，我们需要探讨出纳米水凝胶与 BMSCs 共培养时纳米水凝胶吞噬量达到最大时的条件。ICP和普鲁士蓝的染色结果表明骨髓间充质干细胞在与纳米水凝胶在 0.2 mM浓度下共培养6 h时，细胞吞噬量达到最大。流式细胞仪检测结果表明骨髓间充质干细胞吞噬 AG/PEI-Fe3O4纳米水凝胶前后细胞表面的抗原表达情况无明显变化，表明纳米水凝胶材料并未改变BMSCs 细胞的性能，让其仍然可以保持骨髓间充质干细胞的特性，为后续的动物实验奠定基础。
　　在第四章中，我们设想用第三章中制备的骨髓间充质干细胞负载的纳米水凝胶复合物用作一种新型的造影剂，用第二章中制备的单独的纳米水凝胶作为对照材料，分别应用在肿瘤的MR成像中。结果表明，用骨髓间充质干细胞作为纳米水凝胶的载体后，增加了纳米水凝胶材料在肿瘤部位的富集量和停留时间。不管是在乳腺癌肿瘤模型还是在脑胶质瘤肿瘤模型中，骨间充质干细胞都在一定程度上提高了MR的成像效果。因此间充质干细胞有望成为一种新型、安全、有效的靶向诊断与治疗癌症平台。