博文
湖北大学严微教授团队：水溶性聚合物配体修饰的超顺磁性氧化铁纳米颗粒合成用于磁共振成像
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创新点
本文成功合成了一种新型水溶性聚合物配体季戊四醇四-3-巯基丙酸酯-聚乙烯基吡咯烷酮（PTMP-PVP）修饰的磁性氧化铁纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP，该纳米颗粒尺寸均匀（约11.7±1.5 nm），并具有良好的生物相容性；体内磁共振成像（MRI）研究显示，所制备的磁性氧化铁纳米颗粒具有用作T2加权磁共振成像造影剂的潜力。该合成方法为发展高性能、低毒性的磁共振成像造影剂提供了新思路，相关成果发表于Chinese Journal of Polymer Science。
磁共振成像（MRI）是临床诊断中被广泛应用的重要技术，造影剂的使用可显著提升成像分辨率。传统的钆基造影剂存在一定的毒性，Fe3O4纳米颗粒因其低毒性和优异的磁学性能，成为一类极具潜力的替代材料，但传统共沉淀法制备的Fe3O4纳米颗粒往往易于团聚。因此开发兼具低毒性、良好单分散性和易于进行表面修饰的新一代Fe3O4纳米颗粒，对于磁共振成像诊断技术的发展具有重要意义。
基于上述背景，湖北大学材料科学与工程学院严微教授课题组制备了以季戊四醇四-3-巯基丙酸酯（PTMP）为链转移剂、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）为单体的水溶性聚合物配体季戊四醇四-3-巯基丙酸酯-聚乙烯基吡咯烷酮（PTMP-PVP），并将之用于改良传统的共沉淀法，制备出粒径均匀并具有高饱和磁化强度（58 emu/g）的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP （图1）。
图1 聚合物配体PTMP-PVP与聚合物配体修饰的磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP的合成及用于MRI成像的示意图。
图2 （a）聚合物配体修饰的磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP的粒径分布；（b）纯四氧化三铁纳米颗粒MIONs和聚合物配体修饰的磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP的磁滞回归曲线；（c）磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP在1.41 T下的纵向弛豫率和横向弛豫率随铁离子浓度的变化趋势；CCK-8法测定不同铁离子浓度下磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP的细胞毒性： （d）（树突状细胞DC 2.4），（e）（肿瘤细胞MCF-7）；荷瘤小鼠注射磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP后，（f）不同时间各个器官中纳米颗粒的残留情况，（g）不同时间主要器官组织的苏木精和伊红染色切片。
文章对合成的磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP进行了系统表征（图2），所得纳米颗粒尺寸均匀（约11.7±1.5 nm）。磁性测试显示其具有超顺磁特性，其饱和磁化强度达58 emu/g；CCK-8细胞毒性实验表明，即使在高铁浓度下，树突状细胞DC 2.4及肿瘤细胞MCF-7仍保持较高的细胞存活率（>80%）；器官染色切片分析表明，制备得到的磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP不会引起小鼠生物组织明显的炎症和坏死。体外磁共振成像实验表明，该磁性纳米颗粒具有较高的横向弛豫率（r2 = 231.06 mM-1 s-1）；体内磁共振成像实验（图3）显示，该磁性纳米颗粒经静脉注射后主要富集于肝脏，并可随时间逐渐代谢清除。这些结果共同说明制备的磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP具有作为T2加权MRI造影剂的潜力。
图3 荷瘤小鼠注射磁性纳米颗粒MIONs@PTMP-PVP前后，（a）肿瘤部位，（b）肝脏部位的磁共振成像图。
湖北大学材料科学与工程学院硕士研究生巩娉婷和郭娇娇为该论文的共同第一作者，湖北大学材料科学与工程学院严微教授、同济大学医学院杨维涛副教授、中国科学院长春应用化学研究所肖春生研究员为共同通讯作者。该工作还得到巴基斯坦拉合尔管理科学大学Irshad Hussain 教授，香港大学李嘉诚医学院徐艺教授、姚月教授，湖北大学材料科学与工程学院范闻教授的指导。此文的共同作者还包括湖北大学曼城联合学院硕士研究生高畅。
Citation:https://blog.sciencenet.cn/blog-3582600-1527269.html
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