1.1 设计 观察性实验。
1.2 时间及地点 实验于2018年3月至2019年2月在重庆医科大学超声影像学研究所完成。
1.3 材料 PLGA-COOH,聚合比50∶50,分子质量 12 000 kD,购自济南岱罡,见表1;FITC标记环八肽cRGD (序列为C*GRGDSPC*,中国强耀生物有限公司);油酸修饰超顺磁氧化铁纳米粒颗粒(主要成分Fe3O4,Ocean Nano Tech);PFOB(Perfluorooctyl
Bromide,日本TCI公司);二氯甲烷、异丙醇(重庆川东化工集团);聚乙烯醇(Sigma公司);2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物(MES)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)(Sigma公司);CCK-8细胞增殖检测试剂盒(上海东仁化学科技有限公司);大鼠肝细胞株BRL-3A(重庆金喜鹊科技发展有限公司);大鼠肝星状细胞细胞株HSC-T6(武汉普诺赛生命科技有限公司细胞库)。
主要仪器:声振仪(Sonics&Materials,美国);光学显微镜(IX71,Olympus,日本);马尔文粒径分析仪(Zeta SIZER 3000HS,Malvern,英国);透射电镜(H-7600,Hitachi,日本);扫描电镜(JEM-7800F,JEOL,日本);激光共聚焦显微镜(AIR,Nikon,日本);流式细胞仪(FACS-calibur,美国);CT扫描仪(Light
speet vct,GE,美国);MR扫描仪(Discovery 750 3.0T,GE,美国);光声成像系统(Vevo
LAZR,VisualSonics Inc,加拿大);DFY型超声图像定量分析诊断仪(重庆医科大学超声影像学研究所)。
1.4 实验方法
1.4.1 制备cRGD肽修饰的载磁性颗粒和PFOB靶向纳米粒 制备过程全程避光。精密称取50 mg PLGA-COOH,将其溶于2 mL二氯甲烷中,振荡数秒使其充分溶解。另吸取60 µL Fe3O4加入上述溶液,待其充分混匀后,再加入 30 µL PFOB震荡数秒。用声振仪在冰浴条件下充分乳化上述溶液(功率100 W,总时间3 min,占空比5 s∶5 s)。再加入5%聚乙烯醇溶液5 mL,以相同条件再次声振。再加入2%异丙醇溶液10 mL,加入小磁珠,冰浴条件下搅拌过夜,经过多次离心(13 610×g离心5 min)后洗涤,得到PLGA-Fe3O4-PFOB非靶向纳米粒。在上述步骤中将适量尼罗红染料溶于二氯甲烷中可得到红色荧光标记的PLGA-Fe3O4-PFOB非靶向纳米粒。
以适量MES缓冲液(0.1
mol/L,pH值5.5)重悬PLGA-
Fe3O4-PFOB非靶向纳米粒,待其充分活化。精密称取适量EDC和NHS(摩尔比PLGA∶EDC=1∶10,EDC∶NHS质量比=1∶3),向上述溶液中先加入EDC,冰浴振荡半小时后加入NHS,再冰浴振荡半小时后多次离心、洗涤。取适量MES缓冲液(0.1 mol/L,pH值8.0)重悬上述溶液,待其充分活化。精密称取适量cRGD(摩尔比cRGD∶PLGA=1∶1)溶于上述溶液,冰浴条件下摇床振荡孵育12
h。多次离心、洗涤后,得到cRGD-PLGA-Fe3O4-PFOB靶向纳米粒。
1.4.2 PLGA-Fe3O4-PFOB纳米粒的表征 采用光学显微镜观察纳米粒的大致大小及分散性;采用透射电镜及扫描电镜观察纳米粒表面及内部结构;采用马尔文粒径分析仪检测纳米粒的粒径及表面电位;原子吸收光谱法检测铁含量。
1.4.3 PLGA-Fe3O4-PFOB纳米粒体外多模态成像
体外超声成像:将PLGA-Fe3O4-PFOB纳米粒以双蒸水稀释为不同质量浓度的混悬液(50,25,12.5,6.25 g/L),并以双蒸水作为对照组,使用光声仪B模式进行扫描,探头频率为13-21 MHz。扫描参数:显像深度为3.5 cm,机械指数为0.1。应用DFY型超声图像定量分析仪测量各组样品的回声强度值并比较。
体外CT成像:将PLGA-Fe3O4-PFOB纳米粒以双蒸水稀释为不同质量浓度的混悬液(50,25,12.5,6.25 g/L),并以双蒸水作为对照组,置于头颅线圈中,使用CT扫描仪进行扫描。扫描参数:管电流180 mA,管电压110 kV,层厚0.625 mm。应用GE ADW4.4软件测量各组样品的CT值并进行比较。
体外MRI成像:将PLGA-Fe3O4-PFOB纳米粒以双蒸水稀释为不同质量浓度含铁量的混悬液(1 200,600,300,150,75,0 mg/L),进行MRI显像。扫描参数:TE 15 ms,TR 250 ms,矩阵256×192 mm,层厚4.0 mm。应用GE ADW4.5软件测量各组样品的T2值并进行比较。
1.4.4 靶向纳米粒cRGD连接情况和体外寻靶实验
纳米粒与cRGD结合力的检测:将带FITC标记的cRGD-PLGA-Fe3O4-PFOB靶向纳米粒作为实验组,不带有荧光染料的PLGA-Fe3O4-PFOB非靶向纳米粒作为对照组,采用流式细胞仪测定靶向和非靶向纳米粒与cRGD的连接率。将加入尼罗红染料获得的带有红色荧光标记的cRGD-PLGA-Fe3O4-PFOB靶向纳米粒稀释至适宜浓度,采用激光共聚焦显微镜检测该纳米粒与cRGD连接情况。
靶向纳米粒体外寻靶实验:实验分为大鼠肝星状细胞细胞株HSC-T6+靶向纳米粒组,大鼠肝星状细胞HSC-T6+非靶向纳米粒组,大鼠肝细胞BRL-3A+靶向纳米组。体外培养大鼠肝星状细胞HSC-T6及大鼠肝细胞BRL-3A,取对数生长期细胞,用细胞计数板计数,将细胞稀释为1×104/孔,接种细胞于共聚焦培养皿中培养24 h。加入经尼罗红标记染色的纳米粒与细胞孵育20 min后PBS反复冲洗。加入40 g/L多聚甲醛1 mL固定细胞,PBS冲洗后加入DAPY进行细胞核染色,PBS多次冲洗。采用激光共聚焦显微镜观测3组纳米粒与细胞的结合情况。
1.4.5 细胞毒性实验 体外培养大鼠肝细胞BRL-3A,取对数生长期细胞,用细胞计数板计数,将细胞稀释为5×103/孔,接种细胞于96孔培养板中培育24 h。分别向各组BRL-3A细胞培养液中加入不同质量浓度的cRGD-PLGA-Fe3O4-PFOB纳米粒(20,10,5,2.5,1.25,0.625,0.3125 g/L)共同孵育24 h后,向各孔加入100 µL CCK-8混合1-4 h后,采用酶标仪测定450 nm处的吸光度(A)值。细胞活力=(A实验组-A空白)/ (A对照-A空白)×100%,空白组不含细胞与纳米粒。
1.5 主要观察指标 磁性颗粒靶向纳米粒探针的体外超声/CT/MRI成像效果,以及其体外对大鼠肝星状细胞的靶向能力。
1.6 统计学分析 采用SPSS 17.0软件,计量资料以
x(_)±
s表示,多组均数间比较采用单因素方差分析,
P < 0.05为差异有显著性意义。