NaGdF₄纳米颗粒增强多参数磁共振血管造影对缺血性脑卒中的影像诊断研究

摘要

目的 构建高灵敏磁共振血管造影（magnetic resonance angiography, MRA）纳米造影剂，发展血管复杂结构的高灵敏影像检测方法，为缺血性脑卒中的精准诊疗、预后与个体化治疗等提供依据。方法 利用生物相容性聚乙二醇（PEG-dp）作为配体，将高温复分解反应制备的超小NaGdF₄纳米晶体，通过配体交换的方法构建双模态纳米造影剂。通过透射电子显微镜、粒度电位分析仪、7.0 T小动物磁共振成像仪对NaGdF₄纳米造影剂的基本结构、形貌及粒径分布以及弛豫率进行了表征。取6只健康雄性SPF级BALB/c小鼠，随机分成2组：NaGdF₄组和Gd-DTPA组，每只小鼠尾静脉注射NaGdF4纳米造影剂或临床Gd-DTPA造影剂(0.1 mmol Gd³⁺/kg)，注射前/后使用7.0 T小动物磁共振成像仪获取MRA图像。取6只健康雄性SPF级SD大鼠构建右侧大脑中动脉闭塞（rMCAO）模型模拟缺血性脑卒中，大鼠尾静脉注射NaGdF₄纳米造影剂(0.1 mmol Gd³⁺/kg)，注射前/后利用7.0 T小动物磁共振成像仪获取大鼠脑MRI图像。通过细胞毒性、溶血实验和HE染色验证纳米造影剂的体外、体内生物安全性。结果 成功制备出粒径为（4.43±0.46） nm的均匀球形油相NaGdF₄纳米晶体，经配体交换后获得生物相容性水相纳米造影剂，流体动力学尺寸为16.1 nm，表面电位为-1.9 mV，且该纳米造影剂的弛豫性能优于临床造影剂Gd-DTPA[NaGdF₄纳米造影剂的纵向摩尔弛豫率r₁为8.84 mM^-1s^-1，横向摩尔弛豫率r₂为27.36 mM^-1s^-1，分别为Gd-DTPA的1.96倍(4.52 mM^-1s^-1)和3.37倍(8.13 mM^-1s^-1)]，并具备良好的生物安全性。基于NaGdF₄增强的MRA成功实现了高分辨率血管成像，并成功实现缺血性脑卒中动物模型缺血区、梗死核心区与缺血半暗带的影像鉴别。结论 基于NaGdF₄纳米造影剂的多参数MRA为缺血性脑卒中的临床诊断与预后提供了影像依据。

关键词

磁共振成像 / 血管造影 / 缺血性脑卒中 / NaGdF₄ / 多模态成像