基于全新Cu-64标记方法的PAMAM分子探针的初步研究

PET/CT is playing an increasingly important role in early diagnosis, curative effect evaluation and prognosis in cancer, however, the lack of probe has hindered its further development in clinical applications, developing new tumor-specific probe is of utmost urgency. Positron radionuclide is the cornerstone of PET probe, Cu-64 with appropriate decay characteristics and excellent radiochemical properties attract more and more attention, However, current Cu-64 labeling method has some deficiencies that is poor stability, harsh radiolabeling conditions and the tendency to affect the probe pharmacokinetics because of metal charge. This project make use of PAMAM's internal cavities and surface shield to develop a new, efficient and rapid Cu-64 radiolabel method with mild labeling conditons, high stability and no charge impact, assessing the superiority of the new method in vivo imaging. Meanwhile we screen PEG with different chain length to modify PAMAM, avoiding phagocytosis by reticuloendothelial system to minimize the non-specific uptake of liver. The result will not only establish a new and efficient Cu-64 labeling method to promote the development of PET probe with Cu-64, but also provide reference and reference for optimization of PAMAM pharmacokinetics. It is of great significance and value in Cu-64 PET imaging and dendrimers in vivo applications.

PET/CT在肿瘤的诊疗过程中发挥着越来越重要的作用，但是PET探针的匮乏阻碍了PET/CT的进一步发展，开发新型肿瘤高度特异性的PET探针成为当务之急。正电子核素是PET探针的基石，具有合适衰变特性和优秀放射化学性质的Cu-64在新型探针设计中受到越来越多的重视，然而现有Cu-64标记方法存在稳定性较差、标记条件苛刻、金属电荷易影响探针性质等问题。本课题利用PAMAM内部空腔和表面屏蔽发展了一种全新的高效快速、条件温和、稳定性高、无电荷影响的Cu-64标记方法，评估该方法标记探针应用于体内显像的优越性；同时本课题筛选不同链长的羟基封端PEG修饰PAMAM，躲避网状内皮系统的吞噬，改善肝脏摄取。研究结果不仅将建立一种新型高效的Cu-64标记方法，推进Cu-64 PET探针的发展，而且为PAMAM体内性质优化提供借鉴，在Cu-64 PET显像及树状大分子体内应用领域都具有重大意义和研究价值。

近年来，具有高灵敏度、无限的组织穿透性以及定量分析等优点的正电子发射计算机断层显像（PET/CT）在肿瘤的个性化诊疗中发挥着越来越重要的作用。目前临床PET/CT显像仍然依赖于已有40年历史的分子探针18F-FDG，PET探针的匮乏已经严重阻碍了PET/CT的进一步发展，开发新型的肿瘤个性化的PET探针成为当务之急。正电子核素是PET探针的基石，具有适当的衰变特性和优秀的化学性质的金属正电子核素Cu-64在新型探针的开发中受到越来越多的关注。现有Cu-64标记方法主要依赖于大环螯合剂，然而螯合剂配位方法在某些体系中仍然存在稳定性差、标记条件苛刻等问题。基于纳米材料的特殊优势，其在分子影像中的应用也越来越多，本研究拟发展一种Cu-64直接标记纳米颗粒的方法以避免螯合剂的缺点，同时降低探针合成难度，推进纳米材料PET探针的发展。本研究以5代的聚酰胺-胺类树状大分子（PAMAM）为模板，利用PAMAM内部的大量空腔和叔胺的络合能力发展了一种全新的高效快速、条件温和、稳定性高的Cu-64方法，并在体内初步评估了该采用该标记方法的64Cu-PAMAM PET探针。本研究探讨了标记时间、pH值、反应温度以及PAMAM浓度对64Cu标记产率的影响，获得最佳的标记参数。然后考察了64Cu-PAMAM PET探针在体外的稳定性，并在小鼠体内评估了其体内生物学性质。同时本研究在前期还采用放射性99mTc标记方法研究了麦芽糖修饰对PAMAM体内生物相容性的改善情况。研究结果证实64Cu离子在温和条件下即可以高效快速地标记PAMAM分子，并在PBS以及血清中展示了良好的稳定性。小鼠体内实验进一步证实了64Cu-PAMAM PET较好的体内稳定性，并展示了该探针的体内分布，为下一步的显像实验奠定坚实的基础。同时前期利用放射性99mTc实验结果证实麦芽糖修饰比乙酰基或者PEG修饰能更好地改进PAMAM体内性质。本研究基于PAMAM建立了一种新型的Cu-64标记方法，为Cu-64 PET探针发展提供新动力；同时为具有类似结构的纳米颗粒标记Cu-64提供了一种新思路，推进为纳米材料在PET显像领域的发展。此外还优化了PAMAM的修饰方法，促进PAMAM在生物医学领域的发展。