一氧化氮检测型磁共振成像对比剂的合成文献综述

 2022-12-24 13:35:58

研究目的

本课题拟设计并合成2-3种钆类NO响应型磁共振成像对比剂，以实现NO的体内动态监测，进一步研究NO参与脑缺血等疾病发生发展的作用机制。

研究背景

一氧化氮（Nitric Oxide，NO）通过不同的化学机制广泛参与炎症、神经元信号传导和肿瘤等许多重要的病理过程[1]。NO的浓度与所处的细胞环境对其生物学效应具有较大的影响。例如，高浓度的NO具有抗肿瘤作用而低浓度的NO能够促进血管生成与肿瘤生长[2]。因此，非侵入性检测生物体内复杂环境中的NO非常重要。

目前，研究人员常用荧光成像探针对NO进行体内外分子成像[3]，然而，生物体内环境复杂，各种生物膜交错，荧光探针的组织穿透性和成像分辨率均有限，而NO参与病理生理过程的部位常在组织深处，因此NO荧光探针的体内成像效果不佳。磁共振成像（Magnetic Resonace Imaging，MRI）是一种新的成像技术，它利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR)原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像[4]。这种成像技术时空分辨率高，成像效果不受组织深度影响，因此适合NO的体内动态成像。

磁共振成像对比剂（MRI Contrast Agent）常在临床磁共振成像诊断中使用。研究者发现，加入某种顺磁性物质后，不仅MRI的清晰度增加，而且成像时间也明显缩短（图1）[5-6]。人们把这类可以缩短成像时间、提高成像对比度的物质称为对比剂。它主要通过改变体内局部组织中水质子的弛豫速率，提高正常组织与患病部位的成像对比度，从而显示体内器官的功能状态[7]。此外，它同样可以用于科研，经过设计的对比剂可以具有靶向性，可以作为探针实现体内NO的动态监测。

图1 脑肿瘤患者的头部MRI成像图：左侧未使用对比剂，右侧静脉注射0.1mmol/kg[Gd(DTPA)(H2O)]2-3min后成像

研究内容和方法

本课题设计的MRI探针目的是用于NO的体内动态监测，因此，它必须具有NO靶向性。邻苯二胺是NO的特异性基团，它可与NO发生缩合反应，生成苯并三氮唑（图2）[8]。因此，可以把含有邻苯二胺结构的基团作为探针的靶向部分。本课题打算以现有的邻苯二胺类化合物为基础，采用骨架跃迁等方法设计一系列新型邻苯二胺类化合物作为NO响应基团，从而提高MRI对比剂的特异性。

图2 NO与邻苯二胺类化合物反应

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