摘 要：基于結(jié)合磁共振成像（MRI）的高空間分辨率和C成像的深穿透能力設(shè)計(jì)思想在乙醇溶液中水解醋酸鋅、醋酸釓和醋酸鐿制備了油酸穩(wěn)定的d3+/Yb3+摻雜ZnO量子點(diǎn)（ZnO∶d/Yb）并對(duì)其表面進(jìn)行了氨基修飾研究了ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)的弛豫性能、X射線吸收性能、細(xì)胞毒性及體外MRI和C成像當(dāng)Zn+d3+Yb3+的摩爾比為10∶01∶00時(shí)ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)展現(xiàn)了最高的弛豫效率606mmol/L·s對(duì)X射線的吸收能力也顯著高于臨床C造影劑碘比醇體外MRI和C成像實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)d3+的濃度為1mmol/L時(shí)1加權(quán)MRI信號(hào)明顯增強(qiáng)當(dāng)Yb3+的濃度為g/L時(shí)可呈現(xiàn)清晰的C圖像細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)的濃度低于1mmol/Ld3+時(shí)量子點(diǎn)的毒性相對(duì)較低

關(guān)鍵詞：ZnO量子點(diǎn)；探針；弛豫性能；磁共振成像；C成像

1 引 言

X射線電子計(jì)算機(jī)體層成像（C）、磁共振成像（MRI）和超聲成像（Ultrasound）是目前臨床上廣泛應(yīng)用的成像技術(shù)這些成像技術(shù)有助于疾病的診斷和基本生理現(xiàn)象的理解然而單一的成像技術(shù)并不能提供全面的組織器官結(jié)構(gòu)和功能信息為克服上述缺點(diǎn)多模式成像已成為診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[1]成像技術(shù)的臨床診斷應(yīng)用大部分需要借助造影劑來提高靈敏度和診斷的可信度所以發(fā)展多模式探針對(duì)于多模式成像診斷具有決定性意義[3]

多模式探針的研究目前主要集中在MRI和熒光成像上[～9]雖然這類材料發(fā)光性能優(yōu)越并且制備技術(shù)相對(duì)成熟但熒光成像受到探測(cè)深度限制相比之下C成像具有良好的組織穿透能力能夠提供高分辨的體內(nèi)組織器官的完整三維解剖圖[10]而MRI可以提供很好的基于軟組織對(duì)比度的解剖信息和非侵入式實(shí)時(shí)檢測(cè)模式的功能信息[11]所以MRI/C雙模式造影劑具有更加廣闊的臨床應(yīng)用前景量子點(diǎn)的熒光特性在生物探針、活性成像方面有重要應(yīng)用[]010年Chou等[13]報(bào)道了具有生物兼容性的ePt納米粒子作為MRI/C雙模式探針這些納米顆粒穩(wěn)定性高磁性強(qiáng)01年Xia等[14]通過在上轉(zhuǎn)換納米粒子NaLu中摻雜Yb和并在其表面連接制備了具有MRI/C和熒光成像功能的三模式成像探針此類成像探針不僅具有較高的弛豫效率而且具有良好的X射線的吸收性能和熒光性能但其制備過程復(fù)雜所以目前研究具有良好性能的MRI/C雙模式造影劑仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)

本研究從結(jié)合MRI的高空間分辨率和C的深穿透能力設(shè)計(jì)思想出發(fā)基于的順磁性和對(duì)X射線的吸收性能采用一種簡便的方法制備了MRI/C雙模式成像探針利用EMXRXP和ICPM對(duì)其結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了表征并對(duì)其細(xì)胞毒性、弛豫效率、X射線的吸收性能及體外MRI和C成像進(jìn)行了研究

實(shí)驗(yàn)部分

1 儀器與試劑

四甲基氫氧化銨（etramethylammoninmhydroxideMA）、醋酸釓和醋酸鐿（AlfaAesar公司）；N氨乙基3氨丙基三乙氧基硅烷Naminoethyl3aminopropyltriethoxysilaneAEAP和油酸（igmaAldrich公司）；醋酸鋅北京化學(xué)試劑公司其余試劑均為分析純

量子點(diǎn)粒徑通過EOL000X透射電子顯微鏡（EM）確定dYb及Zn含量通過ELAN9000/RC電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPM）測(cè)定X射線粉末衍射XR圖譜用8AVANCE衍射儀測(cè)定X射線光電子能譜（XP）在VECALAMII譜儀上測(cè)定縱向弛豫時(shí)間（1）在rukerAvanceⅢ00Mz核磁共振波譜儀上測(cè)定

ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)的制備及其表面修飾

室溫下將總量1mmol/L的醋酸鋅、醋酸釓和醋酸鐿溶于0mL無水乙醇中加入70μL油酸加熱至回流迅速加入06mL四甲基氫氧化銨（溶于mL乙醇）回流3min加入0mL乙醇停止反應(yīng)立即置于冰水浴中冷卻用乙醇洗滌3次分散在10mL甲苯中不同實(shí)驗(yàn)中醋酸釓、醋酸鐿與醋酸鋅的加入摩爾比例為0000100300

將30μLAPAE（溶于1mL甲苯中）加入上述甲苯溶液中劇烈攪拌min后再加入0018gMA（溶于1mL乙醇）8℃回流1h冷卻至室溫離心收集沉淀用甲苯、丙酮、去離子水分別洗滌3次然后分散在水中

3 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)

用M法對(duì)ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)的體外細(xì)胞毒性進(jìn)行了評(píng)價(jià)在37℃下%CO和9%濕度的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)ella細(xì)胞h將生理鹽水和不同濃度的ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)水溶液加入到培養(yǎng)基中再培養(yǎng)h然后用培養(yǎng)基洗滌次向細(xì)胞板中加入100mL含有M的培養(yǎng)基繼續(xù)培育h去除培養(yǎng)基后加入MO振蕩10min使結(jié)晶物充分溶解用酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀測(cè)量70nm處的吸光度值此吸收值可間接反應(yīng)活細(xì)胞的數(shù)量考察量子點(diǎn)對(duì)細(xì)胞增殖的影響從而評(píng)價(jià)其細(xì)胞毒性

1加權(quán)磁共振成像和C成像

采用反轉(zhuǎn)恢復(fù)法在1超導(dǎo)型磁共振掃描儀上獲得不同含量的ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)水溶液的1加權(quán)磁共振圖像回波時(shí)間ms恢復(fù)時(shí)間0～11000ms分辨率18×6像素視野3cm

C成像在iC6型掃描儀上測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度通過rillianceorkspace0Philipsealthcare工作站確定將ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)和碘比醇分散在蒸餾水中濃度分別為010106和0g/L（Yb/I）測(cè)試電壓分別為8010010和10keV

3 結(jié)果與討論

31 量子點(diǎn)的制備與表征

在乙醇溶液中水解醋酸鋅、醋酸釓和醋酸鐿制備了油酸穩(wěn)定的摻雜的ZnO量子點(diǎn)（ZnO∶d/Yb）并對(duì)其表面進(jìn)行了氨基修飾獲得了良好水分散性的ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)EM照片（圖1中ac和e）顯示了不同摻雜比例量子點(diǎn)的整體形貌粒徑大小分別為7和nm隨著摻雜量的增加粒徑減小通過這種合成方法可以產(chǎn)生大量粒徑均勻的ZnO∶d/Yb量子點(diǎn)高分辨EM照片（圖1中bd和f）顯示晶格條紋面間距為06nm與纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO（00）面的面間距一致這表明的摻雜并沒有導(dǎo)致明顯的晶格變形但隨摻雜量的增加結(jié)晶度明顯降低摻雜總量達(dá)037時(shí)幾乎觀察不到清晰的晶格條紋

圖為不同摻雜比例的ZnO量子點(diǎn)的X射線衍射圖在衍射角θ分別為317633736776686和680處出現(xiàn)了7個(gè)衍射峰分別歸屬為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的（100）（00）（101）（10）（110）（103）和（11）晶面CPNo6311從圖可見隨著摻雜量的增加衍射峰強(qiáng)度降低說明結(jié)晶度降低較寬的X射線衍射峰表明所制備樣品具有納米尺寸根據(jù)cherrer公式=λ/βcosθ計(jì)算出的平均粒徑與EM中測(cè)得的結(jié)果基本一致（表1）