[发明专利]用于脂肪干细胞标记、活体示踪和治疗的多功能纳米探针

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种可用于脂肪干细胞标记、活体示踪和治疗的SPIONscluster@PDA多功能纳米探针及其应用。

(二)背景技术

脂肪干细胞(adiposetissuederivedstemcells，ADSCs)是从肝组织中分离的一种间充质干细胞，具有来源充足、体内储备量大、免疫调节功能、适合自体移植等优点，在再生治疗中被当作重要的“种子细胞”；同时，ADSCs具有多向分化性，可定向分化为心肌细胞、肝细胞、软骨细胞、成骨细胞、神经细胞等。因此，ADSCs治疗已经成为一种用于心血管疾病、肝病、骨病、神经系统疾病等重大疾病的新型治疗手段。然而ADSCs治疗多处于临床前研究阶段，其质量可控性、治疗的作用机理等尚待进一步阐述。利用细胞活体示踪技术，研究ADSCs在体内的命运，包括其归巢情况与基本活性(如增殖、分化、凋亡等)等将有助于解决脂肪干细胞治疗的上述难题。

分子影像学是细胞活体示踪的基本手段，主要包括光学成像、核磁共振成像、核医学成像。其中光学成像的穿透深度较低、无法进行人体或较大动物的成像，无临床应用价值；核医学成像技术需对细胞特异性标志物进行放射性核素标记，但ADSCs特异性标志物的缺乏及其潜在的生物安全性问题决定了该技术无法应用于脂肪干细胞的活体示踪。核磁共振成像(MRI)是目前最常用的细胞活体示踪技术，具有有效成像时间长、可用于临床等优点，可用于动态观察细胞的迁徙过程。

目前常见的MRI造影剂主要有顺磁性造影剂(T₁造影剂)和超顺性造影剂(T₂造影剂)。T₁造影剂在临床上应用最为广泛的是金属钆配合物，如钆特酸葡胺(Gd-DOTA)，但它在体内清除太快、无特异性分布并且肾毒性较大，导致MRI对比效果不能明显改善。以超顺磁性氧化铁(SPIONs)为主的T₂造影剂以其较长的体内血液循环、优异的体内安全性、成本较低及高灵敏度的特点，已经成为构建新型细胞示踪-MRI造影剂的首选材料。但是目前商业化的T₂造影剂多用于临床诊疗，其设计的初衷并不是用于细胞标记与示踪，且这些商业化造影剂仍存在着灵敏度差、磁靶向不强等缺点。

磁靶向是近年来发展起来的一种新型靶向作用，与基于受体介导的特异性靶向作用相比，这种靶向对具有磁性的纳米粒子靶向性更强，通过外加磁场的引导，可以使纳米粒子快速进入目的区域，操作更加方便。因此，应用具有磁性的纳米粒子标记脂肪干细胞，并通过磁靶向的介导，将有助于增加脂肪干细胞对病损组织的归巢效率，加速疾病的修复进程。

综上所述，开发一种具有较高灵敏度、磁靶向的T₂-MRI造影性能，同时可用于脂肪干细胞的标记、活体示踪与治疗的新型MRI造影剂具有极大的应用前景。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种适用于脂肪干细胞标记、活体示踪和治疗的SPIONscluster@PDA多功能纳米探针及其应用。

本发明采用的技术方案是：

一种用于脂肪干细胞标记、活体示踪和治疗的SPIONscluster@PDA多功能纳米探针，直径为50～100nm，由核和包覆在核表面的外壳构成，所述的核为表面包覆有油胺的疏水性纳米四氧化三铁颗粒(SPIONs)的球形聚集体(SPIONscluster)，所述的外壳为聚多巴胺。

为了提高MRI的灵敏性及T₂加权成像功能，本发明利用微乳液法在甲苯/SDS水溶液中将SPIONs组装成球形聚集体，该种纳米颗粒具有磁靶向功能和高灵敏MRI成像功能。

为了提高SPIONscluster的生物相容性，本发明在SPIONscluster表面包覆一层聚多巴胺(PDA)，从而提高了SPIONscluster的生物稳定性，同时降低其毒副作用。

因此，本发明构建的SPIONscluster@PDA纳米颗粒具有磁靶向功能和高灵敏MRI成像功能。

所述多功能纳米探针由如下方法制得：

(1)以乙酰丙酮铁为铁源，油胺为还原剂，苯醚作为溶剂，通过高分热解法获得表面包覆有油胺的疏水性纳米四氧化三铁颗粒(SPIONs)；具体步骤参考如下：将乙酰丙酮铁溶解于油胺和苯醚的混合溶液中，加热至110℃，保温1小时，除去水分。继续升温至300℃，保温2小时，晶化成核，形成四氧化三铁纳米颗粒，加入乙醇作沉淀剂，在2000g离心10分钟后，重复洗涤两次，收集得到SPIONs，其直径约为10～20nm；