《腫瘤磁性靶向治療過程中納米顆粒的在體輸運規律研究》是依託東北大學，由齊守良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：腫瘤磁性靶向治療過程中納米顆粒的在體輸運規律研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：齊守良
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
惡性腫瘤發病率和死亡率日益提高，而常規放化療存在著效率低、難根除和產生毒副作用等問題。磁性靶向治療有望解決這些問題，但由於對治療過程中磁性納米顆粒的在體輸運規律尚不清楚而限制了其臨床套用和推廣。本項目從實驗、理論和數值仿真三個方面系統研究外磁場作用下磁性納米顆粒的在體輸運規律，揭示磁性納米顆粒在血液中輸運、血管壁附著、血管外滲、腫瘤組織內擴散和腫瘤細胞內吞五個子過程的本質，建立滯留率、附著率、外滲速率、擴散係數和內吞速率等關鍵參數的數學模型，並利用數值方法求解部分模型。其中，關鍵實驗技術和方法包括螢光共聚焦顯微鏡的在體觀察、MRI分子影像、生理切片和對獲取圖像的定量化後處理技術等。在充分認識各子過程的基礎上，建立一個治療過程中磁性納米顆粒在體輸運的綜合性預測模型，對腫瘤內部藥物的時空分布和腫瘤細胞存活率進行計算，並與動物實驗結果相比較，修正最佳化後用於腫瘤治療效果的預測和治療方案最佳化。
結題摘要
惡性腫瘤發病率和死亡率日益提高，而常規放化療存在著效率低和毒副作用大等問題。磁性靶向治療有望解決這些問題，但磁性納米顆粒（magnetic nanoparticles, MNPs）的在體輸運規律尚不清楚。本項目從實驗、理論和數值仿真方面研究MNPs在體輸運規律，揭示MNPs在血液中輸運、血管壁附著等子過程的本質。 在體外實驗研究方面，利用永磁體、蠕動泵、矽膠管路、天平等搭建了MNPs體外實驗系統，實現了系統控制、信號測量、顯示、存儲和分析，定量考察了溶液流速、MNPs濃度和磁感應強度對MNPs吸附作用的影響。 在磁體設計仿真方面，提出並設計了一種凸凹磁極閉合磁路，磁場強度分別是開放磁路和平面磁極閉合磁路的兩倍和1.2倍，在三種磁體中它具有最大磁場梯度。高斯計測量和初步試驗表明仿真結果是可信的，凸凹磁極可有效吸附MNPs，可為MNPs運動軌跡模擬提供準確輸入條件。 血管中MNPs運動軌跡決定了吸附率和最終磁性靶向治療的有效性。首先，提出了MNPs運動軌跡的理論模型。然後，利用磁場分布作為輸入，確定了MNPs的運動軌跡，並揭示了MNPs直徑、流速和磁場強度對軌跡的影響。發現凸凹磁極比開放磁路具有更高的MNPs吸附率。提高MNPs直徑和磁場強度，降低流速對於MNPs吸附是有利的。 磁性靶向治療一個重要特點在於可利用磁共振成像定量化地在體測量MNPs濃度與分布，即T2-manpping技術。項目對初始回波、回波數、重複時間和回波間隔進行了最佳化分析，確立了三個準則。在此基礎上，發展了多成分T2分析方法，對於研究脫髓鞘化相關疾病具有重要意義。 利用磁共振成像和T2-mapping對MNPs在體輸運規律開展研究。內容包括：（1）注射MNPs後同時磁共振血管造影，無法觀察到血管內T1-W信號的明顯增強；（2）在注射MNPs前、注射MNPs後四個不同時間採集肝、胃等組織T2-W信號。發現MNPs在注射後短時間內對肝組織T2持續降低，但T2強化率隨時間逐漸降低；MNPs在注射後短時間內對其餘組織無明顯增強效應；（3）注射MNPs 1h後，將磁鐵放置在腿部肌肉組織一側，吸引20 mins後採集T2-W信號，發現肝部T2強化無明顯差異，腿部肌肉組織平均T2無明顯降低。 在醫學圖像處理和分析方面，開展了結節提取和多模融合等工作，為利用影像研究在體物質輸運規律打下了良好基礎。
