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SPIO活体MRI成像的介绍

       氧化铁超顺磁颗粒(super paramagnetic iron oxide nanoparticles, SPIO)具有良好的生物相容性,安全,通常被用于磁共振成像(MRI)的T2造影剂。商品化如:Combidex,Sinerem,Shu55C和NC00150,Resovist, Feridex。


       SPIO 进入生物体内的方式主要有三种:注射、口服、鼻饲。口服是给消化道做MRI成像,鼻饲是给肺部做MRI,都不太常见,在此不介绍。


       注射的方式也有很多种,静脉注射,皮下注射,肌肉注射,眼底注射等。其中又以静脉注射最为常见。


       SPIO通过静脉注射后进入血液循环系统,机体内的单核细胞往往会将其视为异物(病原体一样)将其清除。单核吞噬细胞主要分布在肝,脾 脏,因此清除血液中的SPIO主要器官也依次是肝、脾及肾脏。


kupffer细胞(肝巨噬细胞,一种单核细胞)位于肝毛细血管内,也是最活跃的巨噬细胞。一般地SPIO会被kupffer细胞快速吞噬,在肝部聚集。正常的肝组织,kupffer细胞分布正常,功能活跃;病变的肝区kupffer细胞较少,功能受损,对SPIO的吞噬能力下降。这是基于SPIO的肝MRI成像基础。


       位于脾脏和骨髓网状内的单核细胞的吞噬作用也是去除血液中SPIO的有效过滤器。肾清除为非吞噬途径。静脉注射的SPIO可以通过肾门进入肾小球,再分泌到原尿,氧化铁被重吸收。


       这样说来,静脉注射的SPIO主要有三种去向:肝,脾,肾。那么影响其去向的因素有是什么? 直径,一般认为,50-150nm的,主要是被肝滞留,200nm以上为脾单核细胞吞噬,小于50nm的会被肾脏吸收-清除-重吸收。

如此说来,在一定范围内,增加SPIO的直径就可以加速吞噬,从而以更快的速度被清除。为了某一特定目的,我们可以据此进行一些表面改性。如将SPIO表面改为疏水性,可以让血浆蛋白吸附到SPIO表面,增大粒径,介导吞噬。也可将氧化铁晶体用PEG包被,增加亲水性,让颗粒在血液中驻留时间更长。


       有时候需要向某特定部位(如肿瘤)用药或是成像,这需要:SPIO的血液中的时间要够长(能躲过肝脾等器官的清除,增加被靶标位捕捉的机会),并能在靶标位置聚集。此时,除了考虑粒径外,还需要在SPIO表面交联能介导与特部位结合的分子,如抗体/抗原。也有报道用外加的磁场,让SPIO与血液流过靶标位置时,被滞留下来。


SPIO表面的电荷性质会影响蛋白与SPIO静电吸附。一般认为带正电荷(携带NH4+)的SPIO可吸附到血细胞表面,如果一次注射SPIO过多,会形成栓塞。具体不在此讨论。


       SPIO被吞噬后,就可以对肝,脾进行MRI成像了,至于是注射多久后进行最佳。需要自行摸索,不同的剂量,不同的SPIO,不同的实验对象都影响着SPIO的吞噬效率:例如相对于人,小鼠的心率非常高,血液在体内的流动速度快,所需要的时间就比人短很多。


      SPIO的最终去向如何,一般认为是被人体吸收利用,转化为铁蛋白,贮存在肝脏。


      SPIO 的用途很广,在此仅就MRI成像作一些皮毛介绍,欢迎感兴趣的专业人士与我们交流。

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