成大研發快訊 - 文摘
成大研發快訊 第十九卷 第六期 - 2011年八月二十六日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20110826/4.html ]
鐵白金合金奈米粒子作為電腦斷層與磁振分子造影雙顯
影劑之體外與活體研究
謝達斌
國立成功大學醫學院口腔醫學研究所教授 [email protected]
In vitro and in vivo… Dual Modal CT/MRI Molecular Imaging. JACS, 132(38), 2010. Cover story.
電
腦斷層與磁振造影是臨床上最常用醫療診斷造影系統。然而文獻中僅有極少 數二合一的雙系統顯影劑之報告，而用於分子診斷之雙顯影系統更無任何成功的活 體實驗報導。我們合成了大小為 3, 6, 與 12 nm 之水溶性鐵白金奈米粒子 (3 nm-, 6 nm-, 及 12 nm-FePt) 並成功應用於電腦斷層與磁振分子造影之雙模式顯影劑。這些 奈米粒子在所有可用顯影之測試條件中展現優越的生物相容性及血液相容性。粒子 的生物分布研究顯示12 nm-FePt有最高之血清濃度與循環半衰期，次為 6 nm-FePt 再次為 3 nm-FePt。而 3 nm-FePt 則有最高之腦中分布濃度。抗人類第二型生長激素受器（Her-2）之單株抗 體連結的鐵白金奈米粒子在MBT2細胞株及配對之Her-2基因踢除株模型中呈現專一性之Her-2分子表現量相 依性電腦斷層與磁振分子造影對比效應。而在有腫瘤生長之小鼠中，可經由尾靜脈注射該奈米粒子達到選 擇性的Her-2超表現相依性電腦斷層與磁振分子造影對比。在電腦斷層與磁振分子造影實驗中 12 nm-FePt皆 較 3 nm-FePt 產生之顯影效果更佳。這些結果顯示鐵白金奈米粒子具有發展為創新臨床雙模式分子顯影劑 之潛力。
圖一、 圖示由胱胺包覆之鐵鉑奈米粒子可連結抗Her-2之單株抗體。獲得之標靶性鐵鉑奈米粒子可作為體 外及活體中之磁振造影與電腦斷層雙功能顯影劑。
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圖二、 (a-c) 三種不同尺寸之鐵鉑奈米粒子的穿透式電子顯微鏡影像。 (d) 以一百顆奈米粒子作平均計算之 鐵鉑奈米粒子的尺寸分布圖。(e) 鐵鉑奈米粒子的XRD 掃描圖。(f) 鐵鉑奈米粒子的磁滯迴線圖。紀錄量測 範圍在 -10000 到 10000 Oe 間，環境為 300 K。磁滯迴線圖顯示所有樣品之淨殘磁於無外加磁場下為零。
圖三、 (a) 以 MTT 試驗評估肢體外生物相容性，測試範圍在 0.01-100 mM Fe 之 3 nm-, 6 nm-, and 12 nm- FePt. (b) 3 nm-, 6 nm-, and 12 nm-FePt在各種濃度下之溶血測試（濃度範圍：0.0001-100 mM Fe）。
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圖四、奈米粒子之生物分布圖。 (a) 3 nm-FePt, (b) 6 nm-FePt, and (c) 12 nm-FePt。量測之器官包含 C3H/
HeN 小鼠之下列主要器官：腦、心臟、腎臟、肝臟、肺臟、脾臟、睪丸、血液。數據顯示在標定時間取得 之全器官平均濃度。
圖五、 (a) 鐵鉑奈米粒子溶液之T2*-權重磁振造影圖。其中包含濃度範圍為0-100 mM Fe 之 3 nm-, 6 nm-, and 12 nm-鐵鉑奈米粒子。(b) 以磷酸生理食鹽水緩衝液為基準之三種尺寸奈米粒子的T2*-權重磁振造影訊 號量化圖。 (c) 3 nm-, 6 nm- and 12 nm-FePt 在同樣濃度範圍之體外電腦斷層影像。(d) 以磷酸生理食鹽水緩 衝液為基準之三種尺寸奈米粒子的電腦斷層造影訊號量化圖。
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圖六、 (a) 離心沈積細胞之T2*-權重磁振造影圖。其中包含 MBT2 Her2基因踢除細胞 (MBT-KD)、MBT2 細胞 (MBT2)經由以下組別之處理： 3 nm-FePt，連結抗Her-2抗體之 3 nm-FePt，12 nm-FePt，連結抗Her-2 抗體之12 nm-FePt。濃度為1 mM Fe。最前面兩組細胞為未處理之對照組。(b)圖示各實驗組相對於以磷酸 緩衝議處理之細胞沈積塊之磁振造影密度量測圖。 (c) 同樣實驗陣列之細胞沈積塊磁振造影對比量化圖。
(d) 同樣實驗陣列之細胞沈積塊電腦斷層影像對比量化圖。
圖七、 (a) T2*-權重磁振造影顯示在尾靜脈注射連結抗Her-2抗體之12 nm-FePt 於帶有腫瘤 MBT2（箭號所 示）的小鼠後呈現之腫瘤顯影效果（左圖：注射前；右圖：注射後24小時）。(b) 帶有腫瘤 MBT2（箭號所 示）的小鼠 在尾靜脈注射連結抗Her-2抗體之12 nm-FePt 後於不同時間點之電腦斷層攝影（左圖：注射 前；右圖：注射後24小時）。 (c) 上述影像截取分析後之腫瘤部位對比量化圖。
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