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华中科技大学
博士学位论文
用于大鼠脑胶质瘤磁共振成像的乳铁蛋白偶联的超顺磁性氧化
铁纳米粒的研究
姓名:谢辉
申请学位级别:博士
专业:生物制药工程
指导教师:杨祥良;徐海波
2011-02-16
华中科技大学博士学位论文
摘要∗
浸润性神经胶质瘤是最常见的原发性成年人脑肿瘤。它在所有原发性脑肿瘤中
的比例占 40%,在恶性脑肿瘤中占 78%。利用顺磁性的钆类对比剂进行磁共振成像
(MRI)检查是脑胶质瘤最常用的诊断方法。然而钆类对比剂在临床应用中存在诸
多问题,如成像后易弥散至周围正常组织造成成像部位边界模糊,成像时间短不利
于肿瘤的术后诊断,此外近年来研究发现在接受肝肾移植的患者身上出现肾源性纤
维化也与钆剂使用有关。与钆类对比剂相比,超顺磁性氧化铁对比剂具有较强的磁
性及良好的生物相容性,但它也是一种非特异性的对比剂,无法靶向至特定的组织。
虽然已有关于靶向脑胶质瘤 MRI 对比剂的研究报道,但它们在实际应用中仍存在
许多限制。转铁蛋白(Tf)家族中的乳铁蛋白(Lf)带有正电荷,生理条件下血浆
浓度较低,其受体(LRP1)在血脑屏障(BBB)和某些胶质瘤(U87 脑胶质瘤)上
均有表达。因此,Lf 适合作为靶向脑胶质瘤的配体。本研究采用 EDC 偶联法,将
超顺磁性氧化铁纳米粒(SPIONs)与 Lf 偶联,制备了乳铁蛋白偶联的超顺磁性氧
化铁纳米粒(Lf-SPIONs)。在此基础上,从理化性质及磁性能等方面考察了
Lf-SPIONs 作为 MRI 对比剂的可能性;从体外成像和体内成像两方面考察了
Lf-SPIONs 对大鼠原位脑胶质瘤的成像特性;从受体表达方面初步考察了 LRP1(低
密度脂蛋白受体相关蛋白 1,LRP1)在胶质瘤上的表达情况,探讨了 Lf-SPIONs 选
择性累积于胶质瘤的机制;从细胞和动物两个层次考察了 Lf-SPIONs 的生物安全
性。研究中完成的主要工作包括:
(1) 考察了脑胶质瘤上 LRP1 的表达。RT-PCR 和 Western Blotting 的结果显示人
胶质瘤细胞 SHG-44 和 U251 以及大鼠胶质瘤细胞 C6 上均有 LRP1 的表达,
大鼠正常脑组织、脑胶质瘤组织及癌旁组织上均有 LRP1 的表达,且脑肿瘤组
织 LRP1 的表达高于正常脑组织和癌旁组织。免疫组织化学结果也证实脑胶质
瘤组织上有 LRP1 的表达。
(2) 采用 EDC 偶联法制备了 Lf-SPIONs。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和傅

∗本课题得到国家 973 项目“导向性纳米载药系统及其在脑部疾病治疗与诊断中的应用基础研究”(No. 2007CB935800)
的支持。
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里叶变换红外光谱(FT-IR)的方法确证了 Lf 与 SPIONs 的偶联。SPIONs 和
Lf-SPIONs 的粒径分别为 ± nm 和 ± nm,水化半径分别为
± nm 和 ± nm,磁饱和强度分别为 78 emu/g Fe 和 51 emu/g Fe,
弛豫率分别为 S-1mM-1 和 S-1mM-1。Bradford 方法确定 SPIONs 与
Lf 的偶联比例为 1 mg: mg(SPIONs:Lf)。
(3) 利用 C6 细胞(LRP1 阳性)和 ECV304 细胞(LRP1 阴性)考察了胶质瘤细
胞对 Lf-SPIONs 的摄取情况。结果显示两种细胞均能摄取 SPIONs 和
Lf-SPIONs,但 C6 细胞对 Lf-SPIONs 的摄取量显著高于 SPIONs;而 ECV304
细胞对两者的摄取量无明显差异。说明 LRP1 阳性的 C6 胶质瘤细胞能选择性
摄取 Lf-SPIONs,这种选择性摄取可能是通过 Lf 介导的内吞机制完成并在细
胞内富集。细胞电镜和普鲁士蓝染色的结果表明细胞摄取的 SPIONs 和
Lf-SPIONs 均位于细胞质内。
(4) MRI 考察了 Lf-SPIONs 对脑胶质瘤成像特性。结果显示 Lf-SPIONs 能特异性
靶向大鼠脑胶质瘤成像,且成像时间超过 48 h。通过颅内接种大鼠 C6 胶质瘤
细胞的方法,建立了大鼠脑胶质瘤模型。通过比较 SPIONs 与 Lf-SPIONs 对
脑胶质瘤 MRI 的增强效果,发现尾静脉注射 Lf-SPIONs(12 mg/kg)2 h 后,
荷瘤大鼠肿瘤 MR 图像信号开始降低,且该信号降低随时间逐渐扩大,MR 图
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