背景磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是近年來迅速發(fā)展的醫(yī)學(xué)影像技術(shù),多用于臨床疾病的診斷。其中,MRI造影劑是這一技術(shù)的重要組成部分,它主要是通過縮短體內(nèi)局部質(zhì)子的弛豫時間,來加快水中質(zhì)子的弛豫速率,進而增強正常與患病組織的信號對比度,增強成像的效果。因此,研究弛豫性能高、低毒并具有特異性的造影劑成為當(dāng)前的主要發(fā)展趨勢。細菌感染是引發(fā)許多疾病、死亡的重要原因。抗生素的濫用導(dǎo)致了大量耐藥菌的出現(xiàn),細菌感染診斷成為抑制抗生素濫用最直接有效的方法。而傳統(tǒng)的檢測方法很難區(qū)分細菌感染和無菌炎癥。MRI成像技術(shù)的出現(xiàn),使其具有了靈敏度高、低毒、非侵入的特點,通過診斷細菌感染,有效減少細菌耐藥性的發(fā)生,為細菌感染的診斷提供檢測平臺和理論依據(jù)。當(dāng)前,針對細菌的MRI造影劑少有報道,細菌感染MRI造影劑將有望為細菌感染診斷開啟嶄新的天地。目的本論文針對細菌感染MRI造影劑的研究,開展了兩方面的研究工作:(1)構(gòu)建合成具有細菌靶向性的MRI探針分子;(2)構(gòu)建合成硝基還原酶(NTR)激活型MRI探針分子。方法和結(jié)果1.本論文通過將氨基糖苷類抗生素-新霉素(Neomycin)與Gd-DOTA(FDA批準的T_1加權(quán)MRI造影劑)相結(jié)合,并引入親脂性基團linker改善細菌細胞膜穿透能力,首次研發(fā)出一種基于釓(Gd)的細菌特異性靶向MRI造影劑Gd-DOTA-linker-Neo,能達到穿膜并能夠靶向細菌成像的目的,對細菌感染實現(xiàn)靶向性成像。與臨床常用的MRI造影劑Gd-DOTA(r_1=3.9 mM~ 11 s~(-1))相比,探針Gd-DOTA-linker-Neo的r_1為4.1 mM~( 1)s~(-1),弛豫性能相當(dāng);探針在金黃色葡萄球菌中的弛豫速率(R_(1,cell))約為Gd-DOTA的10倍,在大腸桿菌中約為Gd-DOTA的5倍,而在正常細胞中無成像增強效果;更重要的是,在小鼠成像中,預(yù)標記探針的細菌表現(xiàn)出明顯的MRI信號增強效果,與預(yù)標記Gd-DOTA的細菌相比,預(yù)標記探針部位的信號強度在注射后增加了53%(***P0.001),且在4小時內(nèi)強度逐漸降低,表明其在體內(nèi)對細菌感染的高分辨率成像有很大的潛力。2.本論文將對硝基芐基團(PNB,NTR作用位點)與Gd-DOTA相結(jié)合,設(shè)計合成出一種新型NTR激活MRI造影劑Gd-DOTA-PNB。該探針被NTR激活后,PNB基團首先被還原成氨基,然后通過多米諾反應(yīng)自身消除,最終生成Gd-DOTA,使弛豫率增加,成像增強;與探針Gd-DOTA-PNB(r_1=3.1 mM~ 11 s~(-1))相比,Gd-DOTA的r_1為3.6 mM~( 1)s~(-1),增加了15%;在大腸桿菌及缺氧腫瘤細胞中,探針的信號強度增加了8%,表明該探針可作為一種MRI增強造影劑來檢測NTR的活性。結(jié)論本文首次合成了兩種細菌特異性MRI探針,其中靶向性探針對細菌具有良好的靶向作用,且對革蘭氏陽性及陰性菌均有不同程度的成像增強,可作為潛在的細菌感染診斷劑;酶激活型探針具有一定的成像增強效果,能夠用來檢測細菌中NTR的活性,為細菌感染的診斷提供了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R914
【部分圖文】：

2011 年，Sukerkar 和同事[8]利用三唑的形成創(chuàng)造了一系列帶有孕酮的 MRI 造影劑（圖1.1 b），用來定位癌細胞表面的受體。Kalber 等人[9]通過單酰胺將秋水仙堿基團連接到DOTA 上（圖 1.1 c），進而開發(fā)出一種血管治療診斷試劑，這種試劑能夠和微管蛋白相結(jié)合，因此可用于破壞卵巢癌中的微管蛋白。Stasiuk 等人[10]報道了一種 Gd-DOTA-單酰胺共軛結(jié)合在 cFLFLFK 肽上，可以作為 FPR1 拮抗劑用于治療白細胞炎癥反應(yīng)（r1為

磁共振智能分子影像探針的設(shè)計合成及性能研究影劑的弛豫性能大大增加，MRI 成像對比度增強。因此研究酶激活型 M于實現(xiàn)體內(nèi)特定酶活性和分布的無損傷性檢測，進而利于臨床疾病的診ade 課題組[13,14]最先合成出一類酶激活造影劑，即通過β-半乳糖修飾的e 類化合物，在β-半乳糖水解酶（GAL）存在時，β-半乳糖基團被水解子參與配位，使得弛豫率有了較大的提高（圖 1.2 a）。臨床上可利用該 GAL 的活性，進而用于腎小管早期損傷的診斷。Chen 等[15]報道了一種敏感的造影劑[Gd(DOTA-FPβGu)]（圖 1.2 b），其結(jié)構(gòu)是由 Gd 配合物和物（β-D-葡糖醛酸）兩部分構(gòu)成。β-葡糖苷酸酶是一類關(guān)鍵的溶酶體酶中過表達。在β-葡糖苷酸酶和人血清白蛋白（HSA）存在時，其弛豫效弛豫率的改變與β-葡糖苷酸酶的濃度有關(guān)。另外，該造影劑在動物腫瘤，能被用于腫瘤組織中β-葡糖苷酸酶活性的檢測，從而有效診斷和治療

圖 1.3 酯酶激活造影劑的作用機制Aswendt 等[17]設(shè)計合成出一種對神經(jīng)元中的谷氨酸脫羧酶（GAD）敏感的 MRI 造影劑 Gd-DO3A-GAD（圖 1.4）。當(dāng) GAD 存在時，結(jié)構(gòu)中已和 Gd 配位的谷氨酸基團被裂解，進而 Gd 能與水分子發(fā)生配位，弛豫率增加。另外，谷氨酸基團被酶裂解后能夠

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 萬瓊瓊;李照;馬會民;;硝基還原酶熒光探針的研究進展[J];分析科學(xué)學(xué)報;2014年05期

2 沈愛軍;董海青;溫惠云;徐夢;李永勇;王培軍;;釓類造影劑用于腫瘤靶向性成像[J];化學(xué)進展;2011年04期

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本文編號：2817713