磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用_乔瑞瑞

磁性氧化铁纳米颗粒及其磁共振成像应用乔瑞瑞,贾巧娟,曾剑峰,高明远

中国科学院化学研究所，北京100190

收稿日期：2010-11-26；接受日期：2011-02-18

基金项目：“973”计划项目(2011CB935800),国家自然科学基金项目(21003135，81090271，20820102035)通讯作者：高明远，电话：(010)62625212，E-mail ：gaomy@

摘要：磁性氧化铁纳米颗粒在磁共振成像方面的应用，已经在全世界范围内得到了广泛的关注，相关研究也被各国科学家高度重视。目前，磁性氧化铁纳米颗粒正在从早期的基于被动识别的肝部磁共振造影，快速转向基于主动识别的磁共振分子影像应用。本文将围绕磁性氧化铁纳米颗粒的生物体内应用，着重介绍磁性纳米颗粒的制备及其在疾病诊断，尤其是在肿瘤早期影像诊断方面的研究进展。

关键词：磁性氧化铁纳米颗粒；磁共振；分子影像探针；肿瘤

中图分类号：R1,O69

DOI ：10.3724/SP.J.1260.2011.00272

引言

随着纳米科学的发展，纳米材料在生物检测、疾病诊断及疾病治疗等方面均展示出了广阔的应用前景[1]。在众多的纳米材料中，磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles ，MNPs )以其超顺磁特性在磁共振成像(magnetic resonance imaging ，MRI )中表现出独特的造影剂

(contrast agent )功能。配合以良好的生物安全性、表面可修饰性及其特殊的体内行为，磁性纳米颗粒在生物体内的应用方面展现出巨大的应用价值，并已经成为在生物医学中得到实际应用的最成功的纳米材料之一[2～7]。

到目前为止，全世界有多家公司企业参与了氧化铁纳米颗粒造影剂的研制与开发，并且已有多种商品化产品上市[2,4,6,7]。例如，Advanced Magnetics 公司(Cambridge ，MA ，USA )在大量的临床数据基础之上，率先推出了基于磁性氧化铁纳米材料的药物GastroMark 誖

(ferumoxsil ，口服肠胃制剂)，并于1993年在欧洲获得批准上市；1996年，“美国食品药物管理局”(US Food and Drug Administration,FDA )批准了该公司用于肝部造影的静脉注射制剂Feridex 誖(中文译名菲力磁誖)；2000年，先灵公司用于肝部造影的Resovist 誖

(ferucarbotran )在欧洲获得批准上市[8]；随后又出现了淋巴造影剂Combidex 誖(Sinerem 誖)。目前，以磁性纳米颗粒为基础，已经形成了近10种处于不同临床阶段的产品[7](详见表1)。上述产品除了在临床上用于肝部损伤、节结和肿瘤磁共振影像诊断[9~11]及肿瘤的淋巴转移成像外[12]，还被用于血池成像[13]。然而，磁性氧化铁纳米颗粒的上述应用，基本上是通过组织、器官对纳米材料的摄取来实现的，属于被动靶向模式。

生物物理学报2011年4月第27卷第4期:ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol.27No.4Apr.2011:272-288

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｜ACTA BIOPHYSICA SINICA

近5年来，随着纳米颗粒制备技术的不断发展，尤其是伴随着高温热解法在高质量磁性纳米晶体制备方面的重大突破，颗粒尺寸及表面修饰结构更为明确可控的新一代磁性氧化铁纳米颗粒开始出现。通过先进的表面修饰方法，人们不仅可以获得具有长血液循环时间的磁性氧化铁纳米颗粒，同时，通过与特定的配体或受体的偶联，可获得功能更为复杂Compound

cation Size modification T 1/2Indication ment Trade name Ferristene

(OMP)SPIO 3500nm (compose of

crystal below

50nm)Sulphonated styrene-di-vinylbenzene copolymer Oral Gastro-intestinal Sale Abdoscan 誖(GE-Healthcare)

Ferumoxsil

(AMI-121)SPIO 300nm (compose of

10nm crystal)Siloxane Oral Gastro-intestinal Sale GastroMARK 誖(Advanced Magnetics);

Lumirem 誖

(Guerbet)

Ferrixan (Ferucarbo-tran,SHU 555A)SPIO 60nm Dextran 2.4~3.6h Liver Sale Resovist 誖(Schering);

Cliavist TM

(Medicadoc)

Ferumoxide (AMI-25,SHU 555A)SPIO 120~180nm 80~150nm Dextran 2h Liver Sale

Feridex 誖

(Advanced

Magnetics);

Endorem TM

(Guerbet)(SHU 555C)USPIO ≤20nm Dextran 6h Angiography Phase1Supravist TM

(Schering)

Ferumoxtran-10(AMI-227,BMS-180549)USPIO 20~40nm Dextran 24~36h Lymph node/liver,angiography Phase3

Combidex 誖

(Advanced

Magnetics);

Sinerem 誖

(Guerbet)Feruglose

(PEG-feron,

NC100150)USPIO Core size 5~7nm Total 20nm Carbohy-dratepol-yethylene

glycol coating;

Pegylated

starch

6h Lymph node/liver,Perfusion angiography Preclin.Clariscan TM (GE-Healthcare)VSOP-C184USPIO 7nm Citrate 0.6~1.3h Angiography Preclin.

T 1/2：血液半衰期(Blood half-time )

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