Fe3O4/Au复合纳米材料的构筑及其在乳腺癌MRI-SERS双模式成像领域的应用研究

MRI and SERS imaging techniques may improve the sensitivity and accuracy of the tumor diagnosis. This project aims to develop a kind of nanomaterial for MRI-SERS bimodal imaging and study its cell imaging application in breast cancer. The main contents are as follows: the homogeneous and soluble Fe3O4/Au nanocomposites, whose average size is smaller than 200 nm, are to be synthesized via combining solvent thermal method with seed-growth method. The as-prepared nanocomposites are to be modified by PEG to increase the solubility, reduce the toxicity and increase biocompatability. The folic acid will be used as targeting molecules to increase the trageting capability toward breast cancer cells. The cell toxicity will be tested by MTT method. Combining TEM with ICP-MS, the distribution of nanocomposites in breast cancer cells will be analysed. The imaging propertis of nanocomposited in breast cancer cells will be investigated by laser confocal microscopical techniques and MRI. At last, the imaging mechanism and influence factors will be analyzed. Through the study of this project, it is expect that a kind of MRI-SERS bimodal imaging nanomaterials based on the Fe3O4/Au nanocomposite could be developed, which is a key basis for its application in further animal experiment and clinical research.

MRI-SERS双模式成像技术可大大提高肿瘤检测的灵敏度和可靠性，本项目拟合成一种MRI-SERS双模式成像纳米材料并将其应用于乳腺癌细胞成像领域。主要研究内容为：通过溶剂热和种子生长方法合成出粒径均一、小于200 nm且水溶性好的Fe3O4/Au复合纳米材料。利用水溶性高分子聚乙二醇(PEG)对其表面进行修饰，以增加其水溶性和提高生物相容性，降低材料对细胞的毒性，以叶酸作为靶向分子，增加其对肿瘤细胞的靶向性。通过MTT方法研究材料的细胞毒性，采用TEM结合ICP-MS技术，分析材料在细胞内的分布，利用激光共聚焦显微镜及MRI技术相结合，研究材料对乳腺癌细胞的靶向成像性能，及其在细胞中MRI成像机制和影响因素。通过本项目的研究，有望发展一种可用于肿瘤靶向的MRI-SERS双模式成像的Fe3O4/Au复合纳米材料，为后续动物实验和临床应用奠定基础。

近几年来，多模式医学造影剂在生物检测领域受到广泛关注。在众多的多模式造影剂中，将MRI和SERS成像技术结合，大大提高对肿瘤检测的灵敏度和准确性。研究报告中涉及的研究工作是合成出具有较好MEI-SERS双模式成像功能的复合纳米材料，并研究其在乳腺癌细胞中的细胞成像性能。实际研究工作中涉及到肿瘤的MRI、SERS成像以及后续的光动力治疗方面应用的纳米材料，并研究了其在乳腺癌细胞中的成像或光动力治疗性能。1）合成了二氧化钛纳米粒子，并研究其光催化降解苯二酚类化合物的性能及催化机理。该工作同时为光动力治疗应用提供理论基础。2）合成了金纳米棒，通过光敏剂的修饰后，研究证实其在高、低双功率光照下具有很好的光动力治疗功能。3）合成了Au/Ag核壳纳米材料，并研究其SERS性能和近红外光动力治疗性能，研究证实该材料在肿瘤检测和临床处理方面具有很好的应用前景。4）分别合成了PEI和SiO2为界面的Fe3O4/Au复合纳米材料，并研究证实该材料在乳腺癌细胞中具有很好的SERS和MRI检测性能。