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多功能超声对比剂的应用研究
传统超声对比剂通过显示病变内部微循环灌注，显著提高了疾病诊断与鉴别诊断水平。但近年来，单一功能的对比剂已不能满足医学多样化需求。多功能超声对比剂改变了传统超声对比剂单一增强超声成像的模式，它以超声分子成像为核心，综合其他成像技术优势，对病变细胞发生、发展与凋亡进行多种模式在体显示，并利用图像可视化细胞功能及追踪分子过程，在细胞或分子水平直观地反映体内生理和病理变化过程，并且能在分子成像监控下进行靶向治疗，实现了诊断与治疗同步进行。其中，多模态对比剂是一种集超声成像、磁共振成像、核素显像或光学成像于一体的对比剂，因能实现多种显像模式优势互补而备受关注。本文就目前多功能超声对比剂的研究进展与面临的挑战及可能的发展前景作一综述。主要包括包裹液态氟碳的高分子超声对比剂、多模态超声对比剂、金纳米壳微胶囊（ GNS-MCs）、功能化多层碳纳米管（ MWCNTs）、超顺磁性氧化铁纳米颗粒（superparamagnetic iron oxide，SPIO）、量子点（quantum dots， QDs）等。
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磁性氧化铁纳米颗粒用于体外基因的转染及其外加磁场对于转染效率的影响
目的评价氧化铁纳米颗粒(IONP)作为体外基因载体的可行性及其外加磁场对于其转染效率的影响.方法以碱沉淀法制成IONP,在其表面修饰多聚赖氨酸制成多聚赖氨酸-氧化铁纳米颗粒(IONP-PLL).应用荧光素酶报告基因系统,检测IONP-PLL将外源基因转染至不同的细胞系的转染特性,同时,应用钕-铁-硼稀土强磁场结合荧光素酶报告基因,评价外加磁场对于IONP-PLL作为基因载体效率的影响.结果IONP可将外源基因转染至多个细胞系并高效表达.不同细胞系的转染效率和时间各不相同.外加磁场可使转染效率提高5～10倍.结论磁性IONP是一种可用于体外转染的新型非病毒基因载体,外加磁场可提高其转染效率.
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纳米氧化铁颗粒对A549和MRC-5细胞的氧化损伤及DNA损伤毒性评价
目的:比较氧化铁纳米颗粒诱导肿瘤细胞和正常细胞氧化应激损伤和DNA损伤程度的差异.方法:首先,测定胺基表面修饰的氧化铁纳米颗粒(Amine-IONP)对人肺腺癌细胞A549细胞和入胚肺纤维细胞MRC-5细胞生长的影响.然后,联合胞内活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)含量、线粒体膜电位(mitochondtial membrance potential,MMP)和内质网状态(endoplasmic reticulum stress,ERS)等指标,评价Amine-IONP对A549细胞和MRC-5细胞的氧化损伤的差异.后,用碱性彗星电泳试验检测氧化铁纳米颗粒对2种细胞DNA损伤的差异.结果:Amine-IONP对MRC-5细胞增殖的抑制作用大于A549细胞(P＜0.05).Amine-IONP能诱导A549细胞ROS水平、ERS升高,MMP下降(P＜0.05),并呈明显剂量依赖性;而在Amine-IONP相同条件作用下,MRC-5细胞仅显示MMP水平出现显著性降低(P＜0.05),且变化程度与A549细胞相比显著较小(P＜0.05).彗星试验结果显示,Amine-IONP可导致A549和MRC-5细胞出现不同程度的DNA损伤(P＜0.05),且变化趋势与ROS水平变化相同.结论:Amine-IONP对A549细胞的毒性大于MRC-5细胞,对A549细胞的氧化损伤和遗传毒性均强于MRC-5细胞.研究数据为选择适宜的细胞系来评价纳米材料细胞毒性和遗传毒性提供了理论支持.
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不同表面修饰的纳米氧化铁颗粒诱导胶质瘤细胞凋亡的差异
目的:研究不同表面修饰的纳米氧化铁颗粒(iron oxide nanoparticles,IONPs)对胶质瘤细胞的毒性及其诱导凋亡的差异.方法:首先测定聚乙二醇表面修饰的氧化铁纳米颗粒(PEG-IONP)、氨基表面修饰的氧化铁纳米颗粒(Amine-IONP)和IONP对U87细胞生长的影响.然后利用软琼脂克隆的方法来研究3种IONPs对U87致瘤性的影响.后用Annexin V/PI双染流式细胞术测定其引起细胞早晚期凋亡的差异.结果:3种IONPs均可抑制U87的增殖和U87软克隆琼脂的形成,并呈明显剂量依赖性.当孵育浓度＞50μg· mL-1时,U87生长抑制从大到小排序分别为Amine-IONP＞PEG-IONP＞IONP.Amine-IONP诱导U87细胞凋亡的能力在低、中和高3个剂量都显著性高于IONP和PEG-IONP;PEG-IONP在中剂量诱导凋亡显著性高于IONP.IONP和Amine-IONP在诱导早晚凋亡上都为剂量正相关.结论:纳米氧化铁颗粒对U87的抑制杀伤作用与其表面修饰密切相关.Amine-IONP抑制细胞生长和诱导凋亡杀伤细胞的能力强.PEG-IONP在抑制胶质瘤成瘤方面显示出一定的优势.
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纳米技术在膜技术方面的应用
在膜技术方面，用纳米材料制成独特的纳米膜，能过滤、筛去制剂的有害成分，消除因药剂产生的污染，从而保护人体。在抗癌的治疗手段方面，德国一家医院的研究人员将一些极其细小的氧化铁纳米颗粒，注入患者的癌瘤里，然后将患者置于可变的磁场中，使患者癌瘤里的氧化铁纳米颗粒升温到45～47℃，这温度足以烧毁癌瘤细胞，而周围健康组织不会受到伤害。
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干细胞移植治疗大鼠后肢缺血中HIV-Tat-CLIO标记磁共振体内示踪的研究
目的 探讨人类免疫缺陷病毒tat蛋白转导域交连超顺磁氧化铁纳米颗粒(HIV-Tat-CLIO)标记、磁共振成像(MRI)无创体内示踪移植大鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)的可行性和有效性.方法 SD人鼠28只,分为4组,每组7只,建立右后肢缺亦模型.A组移植HIV-Tat-CLIO标记的BMSC;B组移植HIV-Tat-CLIO与BrdU复合标记的BMSC;C组移植未标记的BMSC;D组注射无菌磷酸盐缓冲液(PBS).术后MRI示踪移植细胞,评估缺血改善程度,以及组织学检查.结果 B、C组分别死亡2只和1只.A、B组MRI结果相似:术后第3天,注射部位圆形低信号影,1周低信号灶离心性扩散成颗粒状,第2周低密度影进一步扩散,信号强度减弱,第4周信号强度进一步减弱,低密度颗粒扩散范围局限于原部位7 mm处.C、D组MRI阴性.缺血后肢平均皮肤温度、血管造影评分以及毛细血管密度A、B、C组间差异无统计学意义(P>0.05),均显著高于D组(P<0.05).D组的损伤评分明显高于其他3组,其他3组间差异无统计学意义.组织学检查与MRI结果一致.结论 HIV-Tat-CLIO标记、MRI可以有效地体内示踪植入大鼠缺血后肢的BMSC.对BM-SC改善缺血的效果无明显影响.
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超顺磁性氧化铁纳米颗粒作为药物载体的研究进展
从20世纪70年代Freeman等第1个提出药物可在磁场下使用后［1］，大量的研究争相改造和修饰磁性纳米颗粒，使其能更好地作为药物载体应用。近几十年研究发现，纳米技术联合药物对退行性疾病，如肿瘤、糖尿病和心血管疾病等的预防以及治疗有着不容忽视的作用［2］。超顺磁性纳米颗粒（ superparamagnetic iron oxide nanoparticles ，SPIONs）具有纳米级直径、良好的磁效应以及被各种材料修饰的性能而更适合用作药物载体［3］。目前针对SPIONs作为药物载体的主要研究内容为使其在外加磁场下能够与靶细胞有效反应，增加其在靶细胞的浓度，减缓其在体内的清除和其本身对体内环境的不良影响等［4］。本文就SPIONs在药物载体方面的优势以及不足进行综述，以期促进其在生物医学领域更好地发展和应用。
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氧化铁纳米颗粒在恶性肿瘤诊疗中的应用及进展
恶性肿瘤的发病率逐年升高.目前,以手术、放疗、化疗为主的综合治疗模式,很大程度上延长了患者的生存期.但是,由于恶性肿瘤的早期诊断不足,化疗毒副反应大等弊端,其有效诊治仍然是一个亟需解决的难题.近些年来,越来越多的研究致力于将纳米医学应用于肿瘤的诊疗中,这为解决临床问题提供新的思路.肿瘤微环境不同于正常组织微环境,利用其特殊的微环境,多种纳米材料被研究应用于肿瘤的诊疗,其中氧化铁纳米颗粒(IONP)是一种特殊的纳米材料,其本身既可以用于成像,又可以用于药物的运输,或直接产生治疗效应等,在肿瘤诊疗中体现了更多的优越性.本文就肿瘤的特殊微环境及IONP在肿瘤诊疗中的应用进行综述.
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生物医用纳米材料的遗传毒性及其致毒机制研究进展
纳米材料在生物医药领域中的用途越来越广泛.近年来研究结果提示,纳米材料可通过直接与DNA或染色体作用或借助氧化应激效应诱导DNA损伤、染色体畸变和细胞周期紊乱,而纳米颗粒的尺寸、形状和表面修饰的差异则决定了其潜在遗传毒性的强弱.本文以常见医药用纳米材料纳米银和氧化铁纳米颗粒为例,就遗传毒性的类型、遗传毒性机制以及影响因素等方面的研究进展进行综述,为生物医用纳米材料的安全性评价及开发提供参考.
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不同表面修饰的氧化铁纳米颗粒对A549细胞的毒性及DNA损伤
目的:比较不同表面修饰的氧化铁纳米颗粒(IONPs)对A549细胞的细胞毒性、染色体和DNA损伤及其作用机制的差异.方法:比较相同粒径范围(约5 nm)的胺基表面修饰的纳米氧化铁颗粒(Amine-IONP)和聚乙二醇表面修饰的纳米氧化铁颗粒(PEG-IONP)对A549细胞存活率和细胞周期的影响;使用高内涵法检测细胞经IONPs处理后的胞内活性氧簇(ROS)含量、线粒体膜电位(MMP)和内质网(ER)状态的变化;采用体外胞质分裂法微核试验和彗星电泳评价IONPs对染色体和DNA完整性的影响.结果:两种纳米氧化铁颗粒处理48 h对A549细胞生长抑制率均小于20％.相同浓度条件下,PEG-IONP主要表现为对A549细胞G0/G1期阻滞,自20 μg/mL起即明显减少S期细胞比率(P＜0.01),320 μg/mL PEG-IONP处理24 h后可诱导p21与p53表达水平显著升高(P＜0.05).给药48 h时,Amine-IONP作用后细胞ROS、MMP及ER水平显著性改变的起始浓度分别为20、20和80 μg/mL,而PEG-IONP作用后产生显著性改变的起始浓度分别为40、40和160 μg/mL.此外,与PEG-IONP比较,Amine-IONP可在较低浓度条件下诱导微核和彗星拖尾形成(Amine-IONP的起始浓度为20和80 μg/mL;而PEG-IONP则为40和160 μg/mL).经氧自由基清除剂乙酰半胱氨酸和叔丁基对羟基茴香醚预处理后,两者导致的胞内ROS含量和尾部DNA百分率均明显降低(P＜0.05).结论:带正电荷的Amine-IONP更易于诱导A549细胞氧化应激及与之有关的DNA损伤;相比之下,PEG-IONP的细胞毒性和遗传毒性较弱,但除氧化损伤外也可通过抑制细胞周期干扰细胞增殖,作为肿瘤诊断试剂具有一定优势.
