多金属氧簇超分子复合物磁共振造影剂的合成及其生物体内性质表征

【摘要】热响应型水溶液组装是构筑环境友好功能材料及生物、医用材料的重要途径。对功能性纳米客体进行表面化学改性不但能赋予其热响应性质而且能有效防止纳米客体在环境中的泄露。多金属氧簇作为一类纳米尺度的无机簇合物，具有丰富的组成和化学结构使其展现出良好的功能特性；同时多金属氧簇分子量大，骨架结构刚性，这些条件有利于增加其翻转相关时间，使其弛豫效率大大提高，一类新型的磁共振成像材料。然而多金属氧簇表面带负电荷，容易黏附在带正电荷的生物分子上。限制了多金属氧簇在临床医学领域的广泛应用。在本论文的研究工作中，借助于超分子自组装的指导思想，将生物相容性的有机基团修饰到多金属氧簇的表面，利用静电包覆作用，构筑了水溶性的多金属氧簇超分子复合物造影剂。以顺磁性多金属氧簇超分子复合物及其热响应性为切入点，围绕复合物的设计合成、生物体内成像以及弛豫效率的增强效应展开研究，并对弛豫效率的影响因子有了基本的认识。本论文的内容主要分为以下三方面：1.我们得到了一种制备水溶性多金属氧簇超分子复合物结构的简单有效普适方法。利用一代、二代和三代的含有PEO链的两嵌段树枝状有机阳离子的静电包覆，获得了一系列在水溶液中稳定存在的基于顺磁性多金属氧超分子复合物组装体。2.我们利用三代复合物的热响应性，详细研究了热响应过程中K13Gd(SiW11O39)2聚集状态，温度，体系亲疏水性对弛豫效率的影响。并利用SBM理论对弛豫效率的变化规律给出比较合理的解释。通过在不同温度下对弛豫效率测量结果证实了形成一定大小聚集体后，尺寸效应成为影响弛豫效率的主要因素。进一步的，我们利用二代超分子聚集体模型证明了本工作结果的准确性。惊奇的发现，与单分散态的三代超分子复合物不同，二代超分子聚集体的纵向弛豫效率明显高于多金属氧簇的纵向弛豫效率。3.将具有优异磁学性能的多金属氧簇引入到超分子复合物体系，实现了多金属氧簇超分子复合物造影剂在生物体内的应用。三代复合物造影剂的尺寸在6nm左右，这意味着该类造影剂可以通过肾脏排出体外，有利于临床的安全性。与商业用的小分子造影剂相比，K13Gd(SiW11O39)2造影剂的弛豫效率较高。另外也评价了造影剂的体外细胞毒性，在生物体内各器官信号增强效果以及其代谢过程。研究发现在没有对细胞产生毒性的同时，K13Gd(SiW11O39)2造影剂的MRI影像表现出明显的肝脏增强效果以及的肾脏增强效果，并且成像时间当达到3h后，造影剂几乎能够完全排除体外。
【作者】郑艳梅；
【导师】吴立新；
【作者基本信息】吉林大学，物理化学，2014，硕士
【关键词】多金属氧簇超分子复合物；磁共振造影剂；细胞毒性；热响应性；弛豫效率；

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