Fe3O4Antibody纳米生物材料的制备及其在生物医学中的应用.ppt

Fe3O4Antibody纳米生物材料的制备及其在 生物医学中的应用 School of Biological Science and Medical Engineering 杨文清 123513 2012.12.06 1 2 本文的研究背景及意义： u 磁性纳米颗粒具有粒径小、比表面积大、磁响应性、超顺磁性， 高矫顽力、低居里温度等特点被广泛的应用于生物医学等领域。 但由于纳米颗粒较高的表面能，纳米颗粒间容易发生团聚，从而 影响其稳定性。同时纳米颗粒本身并非机体自身物质，容易被肝 脾等巨噬细胞识别吞噬，难以在机体内部长循环，这些都限制了 磁性纳米材料在生物医学领域的发展。 u 本文使用双羧基PEG修饰Fe3O4纳米颗粒，通过PEG的电荷效应和 空间位置来减小纳米颗粒之间的团聚，同时在Fe3O4PEG上偶联 抗体，通过抗原抗体的特异性靶向作用，最终在一定程度上可以 帮助纳米颗粒逃避巨噬细胞的非特异性吞噬，在机体内部长循环 下，靶向作用于病变组织器官，最终可以实现MRI造影，热疗等。 3 Ruirui Qiao, Qiaojuan Jia, Mingyuan Gao. Receptor-Mediated Delivery of Magnetic Nanoparticles across the BloodBrain Barrier. 血脑屏障是一种物理和生理性屏 障，它控制着分子从体循环到大脑 软细胞的通道。 其中只有非电离，亲脂性的，低 分子量的分子可以很轻松通过血脑 屏障。而极性分子和小离子一般不 能通过。 血脑屏障是一种自然保护途径， 使得大脑免受各种生理循环毒素和 受感染细胞的侵袭。 同时它也限制了大脑对诊断治疗 造影试剂方面的摄取，从而在某些 程度上限制了大脑影像医学方面的 发展。 Receptor-Mediated Delivery of Magnetic Nanoparticles across the BloodBrain Barrier 靶向运输穿越血脑屏障是目前诊断治疗神经障碍等方面疾病最具挑战性 的研究领域。目前穿越血脑屏障有3种类型，分别是被动运输，介导运输 和囊泡运输。而使用受体介导运输系统是目前公认的帮助分子等通过血脑 屏障的最非侵袭的途径。 4 Fe3O4 PEGOCCONH LfCOPEGOCNHLf PEG的作用 提高纳米粒子的生物相容性 裸露的一端提供了活性基团，从而有利于继 续偶联其他生物分子 Lf是一种哺乳类动物乳铁蛋白，它的受体存在于血脑屏障的内皮细 胞上，相比于转铁蛋白和OX-26(一种抗tf受体的抗体），Lf具有更高 的大脑摄取，因而是一种很好的大脑靶向基团，也可以用于大脑药物 运输等。 降低纳米粒子之间的团聚，在一定程度上使得 纳米粒子逃避巨噬细胞等的非特异性吞噬 增加纳米粒子的内皮渗透性，从而更有利于纳米粒 子通过血脑屏障 5 图1 图2 图1a为PEG修饰的Fe3O4纳米粒子的电镜图，b为纳米粒子的粒径分布，纳米 粒子的平均粒径为16.5nm，c图为PEG修饰的纳米粒子室温下的磁化曲线。图2 为Fe3O4纳米颗粒和表面偶联了抗体Lf后Fe3O4纳米颗粒的水动力尺寸图，从图 中可以看出偶联了抗体Lf后水动力尺寸略微增大，而这也从一方面说明了Lf修饰 到了Fe3O4纳米颗粒表面。 6 体外实验： 通过18个小时的孵化后收集Fe3O4-Lf和Fe3O4纳米粒子的量，分析其中的铁含 量，从上表中可以看到无论是0.04mg/ml还是0.1mg/ml的纳米粒子，在Lf加入了 其中之后，纳米粒子通过血脑屏障率明显提高，而没有接Lf抗体的Fe3O4纳米粒 子也有一定的通过率可能是由于PEG的修饰使得纳米粒子本身也具有一定的通 过性。 7 体内实验： 体内实验通过使用SD老鼠作为动物模型，左图为通过注射进入纳米粒子24h 后对老鼠大脑各组织进行MR成像，从而对比注入Fe3O4纳米粒子和Fe3O4-Lf纳 米粒子之间的T2值。从上图可以看到无论是丘脑，脑干，额皮质还是皮质，注 入Fe3O4-Lf纳米颗粒后造影的 T2值明显低于注入了Fe3O4纳米颗粒，而这也说 明了Fe3O4-Lf纳米颗粒相比于Fe3O4纳米颗粒更有利于通过血脑屏障。右图a,c 分别为没注入纳米粒子后 T2成像，b，d分别为注入Fe3O4-Lf和Fe3O4纳米颗粒 15min后的T2成像，从图中可以看到注入Fe3O4-Lf纳米颗粒后的影像增强更多 。 8 一、PEG修饰的Fe3O4纳米颗粒的制备：（一锅法） 1. 2.1gFe（acac)3（6mmol），7.9ml油胺（24mmol)，24g双羧基PEG（ 分子量2000,12mmol），溶解于100ml的二苯醚中，通N2的情况下， 400rpm搅拌2h去除O2. 2. 反应体系升温至80，持续4h后体系10min内快速升温，持续30min. 3. 使用乙醚沉淀出生成的Fe3O4纳米颗粒，然后纳米颗粒重分散于乙醇中， 再加入乙醚沉淀，重复3次。最后纳米颗粒保存于2次水或PBS中。 1. 2mg的Fe3O4纳米颗粒溶解于950l，0.01M的PBS中，再向其中加入 EDC(2.5mol)和NHS（6.25mol），体系维持15min。 2. 将0.5mg的L