不同粒度、表面电性及功能分子修饰的超顺磁性氧化铁纳米粒子在大鼠脑内的分布及在射频磁场中的应用探索
结题报告
批准号:
51562007
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
张宝林
依托单位:
学科分类:
E0210.无机非金属类生物材料
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄银平、郭剑军、徐鹏飞、李璇、谢松伯、杨高
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中文摘要
纳米材料在生物医学研究中面临着巨大的机遇,研究纳米粒子在体内的分布、清除、退化及长期的命运是必要的。本项目设计、合成及表征不同性能的氧化铁纳米粒子,采取不同位置大脑皮层、脑室及黑质灌注工艺,将不同粒度、表面电性和功能分子修饰的氧化铁纳米粒子注入SD大鼠脑内,以透射电镜观察及ICP-OES进行体外组织分析结合磁共振成像技术,研究不同时间阶段氧化铁纳米粒子在大脑皮层、海马、纹状体、杏仁核、小脑等区域的宏观上的扩散分布,在细胞外组织液、脑脊液、胶质细胞、神经元胞体,神经纤维上及突触连接处微观上的分布。揭示不同粒度、表面电性和功能分子修饰的氧化铁纳米粒子在大鼠脑中分布规律。通过控制氧化铁纳米粒子的性能,调控氧化铁纳米粒子在脑内的分布。在此基础上,探索利用射频磁场作用于磁性纳米粒子对大鼠运动行为进行控制的方法。本项目将为纳米材料应用于脑结构与功能研究及脑疾病治疗建立基础。
英文摘要
Nanomaterials offer tremendous opportunities for biomedical research, the investigation on the distribution, clearance, degradation and long-term fate of nanomaterials in vivo is indispensible. The design, preparation and characterization of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) with different properties will be implemented in this project. SPIONs with different sizes, surface charge and functional modifications will be perfused in different locations in the cerebral cortex, substantia nigra and ventricles of SD-rats. By TEM morphologies, EDX and ICP-OES analyses of the ex vivo tissue samples combining with the magnetic resonance imaging (MRI) analyses in vivo, the macroscale diffusion and distribution of the SPIONs in the cerebral cortex, hippocampus, striatum, amygdala, cerebellum, etc. and the microscale distribution of the SPIONs in extracellular interstitial fluid, cerebrospinal liquid, glia, soma and fibers of neurons and synapses at different time will be investigated. The regulation on the distribution of the SPIONs in rat brains will be fulfilled by the control of the properties of the SPIONs. On this basis, we will explore SPIONs modified with phospholipid or RGD targeted to the plasma membrane of cells expressing TRPV1, and heated by a radiofrequency magnetic field on the movement control of SD-rats. This project will lay the foundation for the application of nanomaterials in the investigation of brain structures and functions and in the treatment of brain diseases.
本项目目的是研究超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIONs)在神经组织的亚细胞分布,希望使纳米粒子能够分布于细胞膜上或细胞膜附近,以用于外磁场触发细胞通道的研究。合成了不同修饰(PEG/PEI (聚乙二醇,polyethylene glycol,PEG,聚乙烯亚胺,polyethyleneimine,PEI)、DMPC磷脂、RGD多肽、白蛋白(BSA)、谷胱甘肽(GSH)、链霉亲和素及细胞外基质)的氧化铁纳米粒子。采用自动微量注射泵及脑立体定位仪在大鼠或小鼠脑内黑质区注入氧化铁纳米粒子,研究了不同修饰的氧化铁纳米粒子在鼠脑内亚细胞层面的分布。通过比较PEG/PEI、马来酸苷(MAL)、DMPC、RGD及BSA修饰的SPIONs在大鼠脑内黑质的分布,可以得出结论:纳米粒子的表面修饰物对纳米粒子在脑内的分布具有关键作用。选择谷胱甘肽修饰的SPIONs通过脑立体定位注射到SD大鼠的黑质区域。GSH-SPIONs在鼠脑中分布的TEM超微结构图显示,GSH-SPIONs主要被囊泡包裹分布在轴突、胞体及线粒体。研究了链霉亲和素(SA)修饰的SPIONs,在利用腺病毒转染荧光标记神经元的小鼠脑内,脑立体定位在鼠脑黑质注射生物素,24 h后注射FITC标记的链霉亲和素修饰的氧化铁纳米粒子FITC-SA/PEI-SPIONs,用激光共聚焦显微镜发现大量氧化铁纳米粒子在小鼠脑黑质内神经元膜上分布。研究了表面修饰不同的细胞外基质(透明质酸HA和硫酸软骨素CS)的氧化铁纳米粒子在大鼠脑内的分布。合成了细胞外基质修饰后的纳米粒子,将两种纳米粒子立体定位注射到大鼠脑内的黑质部位,TEM分析表明:硫酸软骨素修饰的纳米粒子主要分布在细胞的间隙中。这些特殊修饰的氧化铁纳米粒子可作为脑内疾病治疗的药物载体,通过靶向细胞膜、线粒体或轴浆运输途径发挥药物输运作用,在外磁场中作用于膜上细胞通道,治疗神经系统疾病。发表文章18篇,申请中国发明专利4项,与本项目相关的研究获得广西自然科学三等奖1项。培养毕业硕士研究生8名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Superparamagnetic iron oxide nanoparticles modified with dimyristoylphosphatidylcholine and their distribution in the brain after injection in the rat substantia nigra
二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱修饰的超顺磁性氧化铁纳米颗粒及其注射到大鼠黑质后在脑中的分布
DOI:10.1016/j.msec.2017.08.049
发表时间:2017
期刊:MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS
影响因子:7.9
作者:Su Lichao;Zhang Baolin;Huang Yinping;Zhang Hao;Xu Qin;Tan Jie
通讯作者:Tan Jie
Enhanced cellular uptake of iron oxide nanoparticles modified with 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine
1,2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱修饰的氧化铁纳米粒子增强细胞摄取
DOI:10.1039/c7ra06844a
发表时间:2017-07
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Su Lichao;Zhang Baolin;Huang Yinping;Fan Ziliang;Zhao Yingzheng
通讯作者:Zhao Yingzheng
DOI:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2019.08.028
发表时间:2019
期刊:人工晶体学报
影响因子:--
作者:钟良;谢松伯;夏天;杨凤丹;聂婉;梁广钦;张宝林
通讯作者:张宝林
Degraded Hyaluronic Acid-Modified Magnetic Nanoparticles
降解透明质酸修饰磁性纳米粒子
DOI:10.1155/2020/1084890
发表时间:2020-02
期刊:Journal of Nanomaterials
影响因子:--
作者:聂婉;张宝林;严宪佳;苏礼超;汪晟;韩贵华;韩栋
通讯作者:韩栋
DOI:--
发表时间:2017
期刊:功能材料与器件学报
影响因子:--
作者:尹霄罡;张宝林;谢松伯
通讯作者:谢松伯
阻变薄膜材料组成结构调控的高分辨表征及其对器件性能和稳定性影响
  • 批准号:
    52162022
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张宝林
  • 依托单位:
能够特异性穿过血脑屏障的磁性氧化铁纳米粒子的设计及制备
  • 批准号:
    51162003
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张宝林
  • 依托单位:
由五羰基铁气相分解-氧化合成氧化铁纳米晶粒和纳米纤维及其修饰一体化制备与性质研究
  • 批准号:
    50962005
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    张宝林
  • 依托单位:
国内基金
海外基金