[发明专利]基于金纳米棒多功能探针的核素‑切伦科夫发光‑CT多模成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学成像领域，具体涉及一种基于金纳米棒多功能探针的核素-切伦科夫发光-CT多模成像方法。

背景技术

纳米技术的发展促使一批具有独特光、电、磁等性质纳米材料的诞生，他们广泛应用于肿瘤的诊断和治疗研究中。贵金属纳米材料，尤其是金纳米颗粒，其高度可调的光学特性可大大增强对可见光及近红外光的吸收，其良好的光学性质和表面化学能力能够对肿瘤组织进行准确定位和高效治疗，有望成为癌症临床治疗的新手段。

目前，在成像领域应用的金纳米颗粒多为尺寸均一、胶体稳定性好、小于50nm的金纳米颗粒，这些纳米颗粒呈球形、壳装、棒状、笼状在CT光声学MRI等多种分子成像技术方面运用。金纳米颗粒能够有效地延长在血液循环中的停留时间，不但延长了显像时间，其极低的细胞毒性也降低了对肾脏的毒副作用。金纳米颗粒易控的表面化学亲和力使其能与一些特定的抗体蛋白耦联，制备出功能化的纳米探针。恶性肿瘤细胞表面有区别于普通细胞的过表达受体，能特异性结合带有相应蛋白分子的金纳米材料。整合素α_vβ₃在多种肿瘤细胞表面和新生血管内皮细胞上高表达,但在成熟血管内皮细胞和绝大多数正常器官系统中α_vβ₃不表达或者很少量的表达。RGD多肽是一类含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)的短肽，将α_vβ₃作为肿瘤的结合位点，通过RGD和α_vβ₃的特异性结合，使得金纳米棒与肿瘤细胞特异性结合。将金纳米棒(Gold nanorods,AuNRs)与RGD结合，使得金纳米棒能特异性靶向肿瘤细胞。在肿瘤部位，金纳米材料能够很好地衰减X射线，作为CT造影剂进行CT成像，得到肿瘤部位的CT图像。

金纳米光学成像在活体研究及临床转化中受到很大限制，很多研究团队试图借助其他成像分子探针，如核素探针⁶⁴Cu和¹¹¹In，光学探针ICG，磁共振探针Fe₃O₄等标记金纳米材料构建多功能纳米探针，进行金纳米靶向肿瘤的活体成像和治疗研究。将核素成像应用到肿瘤治疗中可以得到病灶的详细信息。但是核素成像，如PET、SPECT成像灵敏度高、不受探测深度的限制，但其设备昂贵，空间分辨率低。目前，在金纳米靶向肿瘤的诊断和治疗研究中，联合核素成像和光学成像技术发展多功能纳米探针，实现成像和治疗一体化，在未来的生物医学研究中有着重要的意义。切伦科夫效应由科学家Cerenkov在1934年发现，指带电粒子以超光速在介质中运行时可将其一部分能量转化为400-900nm波段的可见光和近红外光。放射性同位素的切伦科夫发光成像(Cerenkov Luminescence Imaging，CLI)是利用核素切伦科夫效应产生的光进行的成像。切伦科夫发光成像具有诸多光学成像的优点，比如灵敏度高、价格低廉、成像时间短、易于开展等。更重要的是基于切伦科夫效应，针对同一核素标记分子探针可分别进行光学成像与核素成像，明显区别于传统的多重标记分子探针进行的多模态成像，更容易保持分子探针的生物活性，而且基于同一分子探针的体内生物过程分别进行光学与核素成像，有利于进行图像融合研究。由于多种放射性核素产生的高能带电粒子均满足切伦科夫效应发生条件，能够产生能被高灵敏的光学成像设备采集到的光学信号，因此可利用现有的核素标记分子探针进行临床光学显像，能够克服光学染料毒性较大难以用于临床的不足。

单一成像模态无法为疾病诊断提供足够全面的信息。为了实现对重大疾病的早期诊断与精确治疗，结合不同成像模式的优势获得更灵敏、更准确、更全面的生理病理信息的多模态分子成像成为分子影像发展的热点和发展趋势。将CT、核素、切伦科夫成像结合的多模态成像，各模态之间能够相互弥补各自成像的劣势，并且利用各自成像的优势得到肿瘤部位的详细信息，为诊断和治疗提供更加全面和详细的信息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是通过一种特殊的金纳米棒多功能探针，利用探针对肿瘤动物模型进行多模态成像。首先利用RGD对肿瘤血管的靶向性，多功能探针特异性聚集在肿瘤部位，金纳米棒作为CT造影剂进行CT成像，然后通过放射性核素⁶⁸Ga进行核素成像和切伦科夫发光成像。

为了上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤1，金纳米棒多功能分子探针的制备：

步骤1.1，制备金纳米棒(AuNRs)