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磁共振检测纳米磁靶向性药物在荷瘤小鼠体内分布的初步研究

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维普资讯 http://www.cqvip.com 放射学实践2007年1月第22卷轻ll舅—Radiol Practice,Jan—2007,Vol 22,No.1 9 ● 实验研究 ● 磁共振检测纳米磁靶向性药物在荷瘤小鼠体内分布的初步研究 郑建伟,李高,唐涛,肖宝来,陈波,李宏,王剑明,邹声泉 【摘要】 目的:利用MRI技术探讨活体状态磁靶向性药物在荷瘤小鼠体内的分布。方法:取荷瘤裸鼠24只随机分 为3组,每组8只。A组为空白对照组,经尾静脉注射生理盐水0.2ml;B组未建立局部磁场,单纯静脉注射纳米磁小体靶 向氟脲嘧啶药囊(剂量250 mg/kg);C组为建立肿瘤局部内磁场后静脉注射纳米磁小体靶向氟脲嘧啶药囊(250 mg/kg)。 三组每天用药一次,连续5天。在最后一次用药后24 h,每组各取2只动物行MRI扫描,扫描完毕后处死荷瘤鼠,取肝、 肾、脑和肿瘤组织作病理学检查。结果:与A组比较,B和C组中T wI和T2wI上肝、肾组织信号都明显降低,以肝脏降 低更显著;与A和B组比较,c组中肿瘤信号在T WI上明显降低;3组中,脑组织信号均无明显变化。病理学检查也进一 步证实。结论:磁性药物主要通过肝、肾代谢,在建立肿瘤局部内磁场后,磁性药物可以靶向性分布于肿瘤,磁性药物不能 通过血脑屏障。MRI技术是检测磁靶向性药物在活体荷瘤小鼠体内分布的有效方法。 【关键词】磁共振成像;药物分布;磁性药物;纳米颗粒 【中图分类号】R445.2;R914.5【文献标识码】A【文章编号】1000—0313(2007)01—0009—04 . Preliminary Study of the Distribution of Target Magnetic Nanoparticles in Mice Measured by Magnetic Resonance Image In Vivo ZHENG Jian-wei,LI Gao,TANG Tao,et a1.Department of General Surgery,Tongji Hospital,Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,P.R.China [Abstract]Objective:To investigate the distribution of target magnetic nano—particles in mice by MRI.Methods:24 nuke mouse bearing tumor as animal models were randomly divided into 3 groups,8 mouse for each group.Group A received placebo(sodium chlonide)0.2ml administered via tail vein;group B received magnetic nanoparticles with 5-Fu capsules ad— ministered intravenously at 250mg/kg on consecutive five days without application of magnetic fields;group C consist of magnetic fields built inside tumor tissue and received the same medicine as group B.24 hours after 5 days consecutive ad— ministration of medicine,two mouse of each group selected at random were examined on MRI Tl WI and T2 WI,and were sacrificed afterwards.Tissues of liver,kidney,brain and tumor were taken for pathology study.Results:On Tl Wl and T2 WI, the signal intensities of liver and kidney in group B and group C were obviously decreased when compared with that in group A;which was more marked in liver.On T2 WI。the signal intensities of tumor tissue in group C was significantly lower than that of group A and B.No marked variation was revealed in brain tissue of all these three groupsFurther pathology exami— .nation proved high concentration of ferric ion within tumor tissue of group C.Conclusion:Metabolism of magnetic nano—par— ticles is mainly located within liver and kidney.After building up the intra—tumoral magnetic field,the magnetic particles could be distributed within the target tumor.Magnetic particle cannot pass through blood brain barrierMRI is an effective .technique in defining the distribution of magnetic nanoparcticles in nude mice in vivo. [Key words]Magnetic resonance imaging;Drug distribution;Magnetic medicine;Nanoparticels 采用无创性影像学诊断方法,在活体状态观察药 物的脏器分布,直观地反应药物分布特点,可以即时评 价药物的药代动力学及其治疗手段n ]。笔者利用纳 米磁小体靶向氟脲嘧啶药囊中磁性载体Fe。o 超顺 磁性特点,未偶联任何增强剂和核素示踪剂,通过磁共 振扫描,观察在磁场作用下,经静脉注射的纳米磁小体 氟脲嘧啶药囊在荷瘤小鼠体内的靶向性分布,旨在为 整体评价药物疗效提供基础。 作者单位:430030武汉,华中科技大学同济医学院附属同济医院 普通外科(郑建伟、唐涛、肖宝来、陈波、李宏、王剑明、邹声泉),药学院 (李高) 作者简介:郑建伟(1968一),男,湖北宜昌人,博士研究生,副主任 医师,主要从事普通外科工作。 通讯作者:邹声泉,email:sqzou@tjh.tjmu.edu.cn 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划,2002AA214061) 材料与方法 1.动物模型的建立和分组 以0.2 ml细胞悬液(含1×10 个胆管癌QBC939 细胞系),移植在18只裸鼠(购自上海斯莱克实验动物 有限公司)背部皮下,三周后肿瘤生长至0.8~1.0 cm 直径。将18只裸鼠随机分为3组,每组6只:A组为 空白对照组,经尾静脉注射生理盐水0.2 ml;B组为单 纯静脉注射纳米磁小体靶向药囊(250 mg/kg),未建 立磁场;C组为建立肿瘤局部内磁场后,经静脉注射纳 米磁小体靶向药囊(250 mg/kg)。三组裸鼠均每天治 疗一次,连续5天。 维普资讯 http://www.cqvip.com

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与宅白时她绀肿懈’ 均一高 冉州显x别.显 、( 讨论 绀勒物馘l刊/"li帅瘤组 HI1对策 :3川巾脯鲰 :/l iT WI和r wI l情 妇 _l均尤旧 腹弯.姓 陵曲 物小能逾吐m呐辟障( ! 理。 ’察 I) MR1足现代影像 学的艇性疗m.眭 j 刨 辑【 信息存节大们特点. 仅 供 窖 n=J 芯结栅 衙的 价 .m】卜L nr【 匣映 【 {功能HI药代动由学方I(I】的信 皿rF 内讣 磁祀 清 j 巾.加过MRI眦察 J MI 1 到融陛药物 活悱 的靶… 来嶷 . 的脬态学 药代动 学 结 构渗断优姆 MRI活f托状老直接药物戍像 利川MR成像仪 刈成像 l 髓化率帕 堂 馏敞 赢『_{J特点. 药物 偶联蹦顺槛 r1 材料造成硒 磁场 小均匀.使}复组织 村 圭!{铁染色:A、n组荷蛹谍鼠肿 钮 l铁染 色『圳 .【绀荷瘤裸融忡埔组织r泛普旨上l 染色强 m性提示(组简稍 鼠氧化铁 醋讣布(割 }。 肿瘤组织巾凡 肿瘤 n织电镜控盘(鲋III!管痈肿埔纽织超做刨 观察到嗣亡细胞内吞¨箍的铁 牲.洲群 粒直径Ⅺ I~ l’l1m( 6) 瓶子[r"J 位发 坚化. 谴失{=H化从而墒垣r绀 【lJJ 物渐疗的肿喃组织(A T删 f}t.使组织皓 强度降瓜 、馒离子作为 通过MR 卅术绎磁 }}I 和术建立时咱桶 磁场、单纯往射磁性药物的肿螂 MR】常用刘比荆 肆佰K电于弛像时问.能』』fJ建传磁 弛豫速率. 0 J起 著们 诚点位移 m丁铫离子计 外Jill借场被感. 较弱的胜场I t r,J桩件 大的越 . 胞 成搂讣m的铁粒子 部扩增外J】l_儆场他僻薹场 不均匀.水钎子牟过 、均匀旧憾场 加浊r惰于的火 蝌 l(11纽).在T WI和1 W1上 均一较高f 号.B 组徘 T WI 肝 肾信 州{^降低. 建、圳t 痈局 部磁场后注射蹴 药物的"惟 { (【组)+存T w1 上 号降坻叫显 提示氧化锉 91粒主饕通过】叫 内皮 乐统包 f—JjI 淋 站 噬.肾川 0f 降低呵能。jlm 卡几他他 纵的柑同驰_絮…Jl』【I)i1』J丑绵舰. T W1叫倩号坪 … 城 击有羌 硅 种情 内磁场J .憾性单町粒叮 部,’ 逃逸¨十脏的l疗I榷}曲籼向什布于肿确组 { 旭J 州埘片铣 包和电镜 告. 建 瑚部 磁场的叫I 组织I{ 甫常铁进特陛 ~外均 肥丁小鼠MR1州}ll织 rl均 I功能的 研 。Ma 1 【等 l¨恃抑制刊 8治疗结 步 窭r做小f4,-旧靶 仆 脯船锞毗悭 I 采川钆列I七 .』面世MR】愉删刊 I 蝴的佶 卧J 恤卅显降低¨lJI蝌 撵透性减低.tl, I T维普资讯 http://www.cqvip.com 12 放射学实践2007年1月第22卷第1期 ! cti !』 !! ! ! :! 血管被抑制,肿瘤体积减小,通过MRI证明血管抑制 剂SU 6688抑制肿瘤的效应。许卫国等[1 在MRI扫 描小鼠肝癌模型时,运用超顺磁性氧化铁(SPIO),结 PTK787/ZK 222584 Administered Twice Daily in Patients with Advanced Cancer[J].J Clinical Oncology,2005,23(18):4162— 4171. [4]Fink GIL Functional MR Ima ̄ng:from the BOLD Effect to Higher 果能提高肝脏占位性病变定性诊断符合率。刘岘 等n 进一步比较多种扫描序列时超顺磁性氧化铁 Motor Cognition[J].Suppl Clin Neurophysiol,2004,57(3):458— 468. (SPIo)增强扫描对显示大鼠肝癌的能力,显示TzwI 最为敏感。 与SPIO一致,磁性药物中采用的氧化铁具有纳 [5]Pien HH,Fischman AJ,Thrall JH,et a1.Using Imaging Biomar- kers to Accelerate Drug Development and Clinical Trials[J].Drug Discovery Today,2005,10(4):259—266. 米级粒径、高磁性和良好的组织相容性等特点[1 。但 磁性药物中的氧化铁是作为活跃功能载体,与化疗药 物或单克隆抗体偶联,在磁场作用下,实现靶向性治 疗n ¨]。国外在以小鼠为对象的磁靶向治疗实验研 究中,采用了MRI检测磁性药物在活体内的靶向性分 布 Huh等[1。]在肝癌、乳腺癌和纤维母细胞瘤裸鼠活 体模型上,注射磁纳米颗粒与肿瘤靶向性抗体赫赛汀 轭合制成的磁性分子探针,通过T wI观察到肿瘤组 织信号降低,可以定性、定位诊断肿瘤,显示出磁性颗 粒在MRI诊断小鼠肿瘤中的价值。国内选用较大动 物为研究对象,徐华等L9 将实验组大鼠的右肾部位置 [6]Fischman AJ,Alpert NM,Rubin RH.Pharmacokinetic Imaging:a Noninvasive Method for Determining Drug Distribution and Ac— tion[J].Clin Pharmacokinet,2002,41(8):581—602. [73 Goodwin S,Peterson C,Heh C,et a1.Targeting and Retention of Magnetic Targeted Carriers(MTCS)Enhancing Intra-arterial Chemotherapy[J].J Magn Magn Mater,1999,19(4):132—137. [8]Aexiou C,Arnold W,Klein RJ,et a1.Locoregional Cancer Treat— ment with Magnetic Drug Targeting[J].Cancer Research,2000, 60(23):6641-6648. [9]徐华,宋涛,鲍秀琦,等.磁性药物靶向治疗中MRI检测磁流体体 内分布的实验研究[J].中国医学影像学,2004,12(6):427-429. [1O]Ito A,Shinkai M,Honda H,et a1.Medical Application of Func- tionalized Magnetic Nanopartieles[J].J Biosei gioeng,2005,100 (1):1-11. 于c型磁体中,从静脉注射磁流体后行MR扫描,结 果显示大鼠右肾部位的信号强度明显减小,有较高浓 度的磁流体在右肾部位聚集,认为选用MRI技术检测 磁流体在体内的聚集情况是行之有效的。 本研究采用小动物专用磁共振仪,场强度为4. 7T,T W1分辨力为234×234,扫描层厚1 mm,适用 [11]俞开潮,王国平,丁尚武.等.用于磁共振成像对比增强的造影剂 研发进展[J].波谱学杂志,2004,4(21):505—526. [12]Marzola P,Degrassi A,Calderan L,et a1.In Vivo Assessment of Antiangiogenic Activity of SU6668 in an Experimental Colon CarcinomaModel[J].ClinicalCancerResearch,2004,1(10):739— 750. [13]许卫国,黄力,陈汉芳,等.小鼠移植瘤模型对SPIO增强MRI信 号变化原因的初步研究[J].临床放射学杂志,2005,24(6);541— 544. 于小鼠MRI检测。利用纳米磁小体药囊中铁离子具 有的良好磁响应性,可以作为MRI体内示踪剂 特 点L1 ,通过MRI反映纳米磁小体在活体脏器的药物 分布,并且在肿瘤局部建立恒定磁场,形成主动磁靶向 机制,观测到纳米磁小体在小鼠肝、肾等代谢器官以外 的肿瘤组织分布。研究表明,MRI是诊断磁性药物在 小鼠体内分布的一种有效、无创的方法,为研究磁性药 物在体内靶向性治疗提供即时直观的信息,结合病理 学、药理学和药效学的研究,为整体评价纳米磁小体氟 脲嘧啶药囊靶向治疗恶性肿瘤奠定基础。 参考文献: [1]Richardson JC,Bowtell RW,Mader K,et a1.Pharmaceutical ap— plications of magnetic resonance imaging[J].Adv Drug Deliv Rev, 2005,57(8):1191—1209. [14]刘岘,许乙凯,黄其鎏.不同MR扫描序列在SPIO增强大鼠肝癌 模型的对比研究[J].放射学实践,2002,17(5):425—427. [15]Hua Xu,Tao Song,Xiuqi Bao,et a1.Site-directed Research of Magnetic Nanopartieles in Magnetic Drug Targeting[J].J Mag— netism and Magnetic Materials,2005,293(3):514—519. [16]Rudge SR,Kurtz TL,Vessely CR,et a1.Preparation,Character— ization,and Performance of Magnetic Iron—carbon Composite Mi— croparticles for Chemotherapy[J].Biomaterials,2000,21(14): 1411—1420. [17]Jing Chen,Hun Wu,Deyan Han,et a1.Using Anti—VEGF McAb and Magnetic Nanopartieles as Double-targeting Vector for the Radioimmunotherapy of Liver Cancer[J].Cancer Letters,2006, 231(2):169—175 [18]Huh YM,Jun Yw,Song HT,et a1.In Vivo Magnetic Resonance Detection of Cancer by Using Multifuncti0nal Magnetic Nano— [2]Brix G,Schlicker A,Mier W,et a1.Biodistribution and Pharmaco— kinetics of the(19)F-labeled Radiosensitizer 3-aminobenzamide: crystals[J].J Am Chem Soc,2005,127(35):12387—12391. [19]葛风,朱剑虹,刘军,等.纳米磁化标记神经干细胞的MRI大鼠 Assessment by(19)F MR Imaging[J].Magnetic Reson Imaging, 2005,23(9):96%976. 活体示踪实验研究[J].中国临床神经科学,2005,13(2):152— 155. [3]Thomas AL,Morgan B,Horsfield MA.Phase I Study of the Safety,Tolerability,Pharmacokinetics,and Pharmacodynamics of (收稿日期:2006—04—17謦回日期:2006—08-04) 

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