磁性氧化铁纳米颗粒——通向肿瘤磁共振分子影像的重要基石

doi:10.3866/PKU.WHXB201203023

物理化学学报 >> 2012, Vol. 28 >> Issue (05): 993-1011.doi: 10.3866/PKU.WHXB201203023

磁性氧化铁纳米颗粒——通向肿瘤磁共振分子影像的重要基石

乔瑞瑞¹, 曾剑峰¹, 贾巧娟¹, 杜军², 沈琳³, 高明远¹

1. 中国科学院化学研究所, 北京 100190;
2. 中山大学药学院, 微生物与生化药学实验室, 广州 510080;
3. 北京大学临床肿瘤学院, 北京肿瘤医院, 北京 100036

收稿日期:2012-01-15 修回日期:2012-02-21 发布日期:2012-04-26
通讯作者: 高明远 E-mail:gaomy@iccas.ac.cn
基金资助:
国家重点基础研究发展计划(973) (2011CB935800)和国家自然科学基金(81090271, 21003135, 20820102035)资助项目

Magnetic Iron Oxide Nanoparticle——an Important Cornerstone of MR Molecular Imaging of Tumors

QIAO Rui-Rui¹, ZENG Jian-Feng¹, JIA Qiao-Juan¹, DU Jun², SHEN Lin³, GAO Ming-Yuan¹

1. Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, P. R. China;
2. Laboratory of Microbial and Biochemical Pharmacy, School of Pharmaceutical Sciences, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510006, P. R. China;
3. Beijing Institute for Cancer Research, Peking University School of Oncology, Beijing 100036, P. R. China

Received:2012-01-15 Revised:2012-02-21 Published:2012-04-26
Contact: GAO Ming-Yuan E-mail:gaomy@iccas.ac.cn
Supported by:
The project was supported by the National Key Basic Research Program of China (973) (2011CB935800) and National Natural Science Foundation of China (81090271, 21003135, 20820102035).

摘要/Abstract

摘要： 本文根据近年来国内外发表的相关研究成果, 总结了磁性氧化铁纳米晶体制备方面的研究进展, 并以磁性氧化铁纳米颗粒在肿瘤磁共振分子影像领域中的应用为背景, 阐述了肿瘤分子影像领域的未来发展趋势.

关键词: 磁性纳米颗粒, 肿瘤, 磁共振, 分子影像, 多模态

Abstract: This review summaries the syntheses and applications of magnetic iron oxide nanocrystals that have been published worldwide. In particular, it discusses the future applications of magnetic iron oxide nanoparticles in molecular imaging of tumors.

Key words: Magnetic nanoparticle, Tumor, Magnetic resonance, Molecular imaging, Multi-modality

乔瑞瑞, 曾剑峰, 贾巧娟, 杜军, 沈琳, 高明远. 磁性氧化铁纳米颗粒——通向肿瘤磁共振分子影像的重要基石[J]. 物理化学学报, 2012, 28(05), 993-1011. doi: 10.3866/PKU.WHXB201203023

QIAO Rui-Rui, ZENG Jian-Feng, JIA Qiao-Juan, DU Jun, SHEN Lin, GAO Ming-Yuan. Magnetic Iron Oxide Nanoparticle——an Important Cornerstone of MR Molecular Imaging of Tumors[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28(05), 993-1011. doi: 10.3866/PKU.WHXB201203023

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201203023

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2012/V28/I05/993

参考文献

(1) Ferlay, J.; Bray, F.; Forman, D; Mathers, C. D; Parkin, D. Cancer Incidence and Mortality Worldwide: IARC CancerBase No. 10. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer. Available at: http://globocan.iarc.fr. 2010. Last accessed 8/17/2010. GLOBOCAN 2008.
(2) Weissleder, R. Science 2006, 312, 1168.

(3) Weissleder, R.; Pittet, M. J. Nature 2008, 452, 580.

(4) Wagner, V.; Dullaart, A.; Bock, A. K.; Zweck, A. Nat. Biotechnol. 2006, 24, 1211.

(5) Corot, C.; Robert, P.; Idee, J. M.; Port, M. Adv. Drug Deliv. Rev. 2006, 58, 1471.

(6) Briley-Saebo, K.; Bjornerud, A.; Grant, D.; Ahlstrom, H.; Berg, T.; Kindberg, G. M. Cell Tissue Res. 2004, 316, 315.

(7) Qiao, R. R.; Yang, C. H.; Gao, M. Y. J. Mater. Chem. 2009, 19, 6274.

(8) Harisinghani, M. G.; Barentsz, J.; Hahn, P. F.; Deserno, W. M.; Tabatabaei, S.; van de Kaa, C. H.; de la Rosette, J.; Weissleder, R. N. Engl. J. Med. 2003, 348, 2491.

(9) Huh, Y. M.; Jun, Y. W.; Song, H. T.; Kim, S.; Choi, J. S.; Lee, J. H.; Yoon, S.; Kim, K. S.; Shin, J. S.; Suh, J. S.; Cheon, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12387.

(10) Hu, F. Q.; Wei, L.; Zhou, Z.; Ran, Y. L.; Li, Z.; Gao, M. Y. Adv. Mater. 2006, 18, 2553.

(11) Murakami, H.; Nakashima, N. J. Nanosci. Nanotechnol. 2006, 6, 16.
(12) Mikawa, M.; Kato, H.; Okumura, M.; Narazaki, M.; Kanazawa, Y.; Miwa, N.; Shinohara, H. Bioconjugate Chem. 2001, 12, 510.

(13) Jain, P. K.; Lee, K. S.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7238.

(14) Gao, X. H.; Cui, Y. Y.; Levenson, R. M.; Chung, L. W. K.; Nie, S. M. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 969.

(15) Jordan, A.; Scholz, R.; Wust, P.; Fähling, H.; Krause, J.; Wlodarczyk, W.; Sander, B.; Vogl, T.; Felix, R. Int. J. Hyperthermia 1997, 13(6), 587.
(16) Veiseh, O.; Gunn, J. W.; Zhang, M. Q. Adv. Drug Deliv. Rev. 2010, 62, 284.

(17) Yang, W. Gao, M. Y.; Bai, Y. Nanomaterials and Biotechnologies, 1st ed.; Chemical Industry Press; Beijing, 2005; pp 53-177 [杨文胜, 高明远, 白玉白. 纳米材料与生物技术, 第一版; 化学工业出版社: 北京, 2005; 53-177.]

(18) Degen, C. L.; Poggio, M.; Mamin, H. J.; Rettner, C. T.; Rugar, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 1313.

(19) Fischer, U.; Brinck, U. Practical MR mammography. Stuttgart: Georg Thieme Verlag, 2003.

(20) Qiao, R. R.; Jia, Q. J.; Zeng, J. F.; Gao, M. Y. Acta Biophys. Sinca 2011, 27, 272. [乔瑞瑞, 贾巧娟, 曾剑峰, 高明远. 生物物理学报, 2011, 27, 272.]

(21) De Leon-Rodriguez, L. M.; Lubag, A. J. M.; Malloy, C. R.; Martinez, G. V.; Gillies, R. J.; Sherry, A. D. Accounts Chem. Res. 2009, 42, 948.

(22) Rad, A. M.; Arbab, A. S.; Iskander, A. S. M.; Jiang, Q.; Soltanian-Zadeh, H. J. Magn. Reson. Imaging 2007, 26, 366.

(23) Tanaka, K.; Narita, A.; Kitamura, N.; Uchiyama, W.; Morita, M.; Inubushi, T.; Chujo, Y. Langmuir 2010, 26, 11759.

(24) Heesakkers, R. A. M.; Jager, G. J.; Hovels, A. M.; de Hoop, B.; van den Bosch, H. C. M.; Raat, F.; Witjes, J. A.; Mulders, P. F. A.; van der Kaa, C. H.; Barentsz, J. O. Radiology 2009, 251, 408.

(25) Bee, A.; Massart, R.; Neveu, S. J. Magn. Magn. Mater. 1995, 149, 6.

(26) Rockenberger, J.; Scher, E. C.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11595.

(27) Park, S.-J.; Kim, S.; Lee, S.; Khim, Z. G.; Char, K.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8581.

(28) Sun, S. H.; Zeng, H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8204.

(29) Sun, S. H.; Zeng, H.; Robinson, D. B.; Raoux, S.; Rice, P. M.; Wang, S. X.; Li, G. X. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 273.

(30) Jana, N. R.; Chen, Y.; Peng, X. G. Chem. Mater. 2004, 16, 3931.

(31) Park, J.; An, K. J.; Hwang, Y. S.; Park, J. G.; Noh, H. J.; Kim, J. Y.; Park, J. H.; Hwang, N. M.; Hyeon, T. Nat. Mater. 2004, 3, 891.

(32) Lee, J. H.; Huh, Y. M.; Jun, Y.; Seo, J.; Jang, J.; Song, H. T.; Kim, S.; Cho, E. J.; Yoon, H. G.; Suh, J. S.; Cheon, J. Nat. Med. 2007, 13, 95.

(33) Jun, Y.-W.; Seo, J.-W.; Cheon, J. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 179.

(34) Jung, C. W.; Jacobs, P. Magn. Reson. Imaging 1995, 13, 661.

(35) Wan, Y. X.; Hussain, S. M.; Krestin,G. P. Eur. J. Radiol. 2001, 11, 2319.

(36) Josephson, L.; Tung, C. H.; Moore, A.; Weissleder, R. Bioconjugate Chem. 1999, 10, 186.

(37) Jun, Y. W.; Huh, Y. M.; Choi, J. S.; Lee, J. H.; Song, H. T.; Kim, S.; Yoon, S.; Kim, K. S.; Shin, J. S.; Suh, J. S.; Cheon, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5732.

(38) Xie, J.; Chen, K.; Lee, H. Y.; Xu, C. J.; Hsu, A. R.; Peng, S.; Chen, X. Y.; Sun, S. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7542.

(39) Liu, S. J.; Jia, B.; Qiao, R. R.; Yang, Z.; Yu, Z. L.; Liu, Z. F.; Liu, K.; Shi, J. Y.; Han, O. Y.; Wang, F.; Gao, M. Y. Mol. Pharmceutics 2009, 6, 1074.

(40) Xie,J.; Xu, C.; Kohler, N.; Hou, Y.; Sun, S. Adv. Mater. 2007, 19, 3163.

(41) Bin Na, H.; Lee, I. S.; Seo, H.; Il Park, Y.; Lee, J. H.; Kim, S. W.; Hyeon, T. Chem. Commun. 2007, 5167.
(42) Piao, Y.; Park, Y. I.; Lee, N.; Yoo, B.; Kim, B. H.; Choi, S. H.; Hyeon, T. J. Mater. Chem. 2011, 21, 11472.

(43) Robinson, D. B.; Persson, H. H. J.; Zeng, H.; Li, G. X.; Pourmand, N.; Sun, S. H.; Wang, S. X. Langmuir 2005, 21, 3096.

(44) Nitin, N.; LaConte, L. E. W.; Zurkiya, O.; Hu, X.; Bao, G. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 706.
(45) Pellegrino, T.; Manna, L.; Kudera, S.; Liedl, T.; Koktysh, D.; Rogach, A. L.; Keller, S.; Radler, J.; Natile, G.; Parak, W. J. Nano Lett. 2004, 4, 703.

(46) Yu, W. W.; Chang, E.; Sayes, C. M.; Drezek, R.; Colvin, V. L. Nanotechnology 2006, 17, 4483.

(47) Li, Z.; Chen, H.; Bao, H. B.; Gao, M. Y. Chem. Mater. 2004, 16, 1391.

(48) Li, Z.; Sun, Q.; Gao, M. Y. Angew. Chem., Int. Edit 2005, 44, 123.

(49) Lu, X. Y.; Niu, M.; Qiao, R. R.; Gao, M. Y. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14390.

(50) Lu, X. Y.; Niu, M.; Yang, C. H.; Yi, L. X.; Qiao, R. R.; Du, M. H.; Gao, M. Y. Chin. Sci. Bull. 2010, 55, 3472.

(51) Li, Z.; Wei, L.; Gao, M. Y.; Lei, H. Adv. Mater. 2005, 17, 1001.

(52) Hu, F. Q.; Li, Z.; Tu, C. F.; Gao, M. Y. J. Colloid Interface Sci. 2007, 311, 469.

(53) Liu, S. J.; Han, Y. C.; Qiao, R. R.; Zeng, J. F.; Jia, Q. J.; Wang, Y. L.; Gao, M. Y. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21270.

(54) Jia, Q.; Zeng, J.; Qiao, R.; Jing, L.; Peng, L.; Gu, F.; Gao, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19512.

(55) Liu, C. Y.; Jia, Q. J.; Yang, C. H.; Qiao, R. R.; Jing, L. H.; Wang, L. B.; Xu, C. L.; Gao, M. Y. Anal. Chem. 2011, 83, 6778.
(56) Williams, D. F. Biomaterials 2008, 29, 2941.

(57) Sun, C.; Lee, J. S. H.; Zhang, M. Q. Adv. Drug Deliv. Rev. 2008, 60, 1252.

(58) Sun, C.; Sze, R.; Zhang, M. Q. J. Biomed. Mater. Res. Part A 2006, 78A, 550.

(59) Yang, L. L.; Mao, H.; Wang, Y. A.; Cao, Z. H.; Peng, X. H.; Wang, X. X.; Duan, H. W.; Ni, C. C.; Yuan, Q. G.; Adams, G.; Smith, M. Q.; Wood, W. C.; Gao, X. H.; Nie, S. M. Small 2009, 5, 235.
(60) Lu, J. J.; Wang, F.; Jin, Z. Y.; Zhong, D. R. Acta Acad. Med. Sin., 2008, 31, 124. [陆菁菁, 王芳, 金征宇, 钟定荣. 中国医学科学院学报, 2008, 31, 124.]
(61) Sun, C.; Veiseh, O.; Gunn, J.; Fang, C.; Hansen, S.; Lee, D.; Sze, R.; Ellenbogen, R. G.; Olson, J.; Zhang, M. Small 2008, 4, 372.

(62) Lee, H. Y.; Li, Z.; Chen, K.; Hsu, A. R.; Xu, C. J.; Xie, J.; Sun, S. H.; Chen, X. Y. J. Nucl. Med. 2008, 49, 1371.

(63) Qiao, R. R.; Liu, K.; Jia, B.; Zeng, J. F.; Ouyang, H.; Wang, F.; Gao, M. Y. J Southeast Univ (Med Sci Edi) 2011, 30, 4. [乔瑞瑞, 刘侃, 贾兵, 曾剑峰, 欧阳汉, 王凡, 高明远. 东南大学学报(医学版) 2011, 30, 4.]
(64) Montet, X.; Montet-Abou, K.; Reynolds, F.; Weissleder, R.; Josephson, L. Neoplasia 2006, 8, 214.

(65) Shi, X. Y.; Wang, S. H.; Swanson, S. D.; Ge, S.; Cao, Z. Y.; Van Antwerp, M. E.; Landmark, K. J.; Baker, J. R. Adv. Mater. 2008, 20, 1671.

(66) Cheon, J.; Lee, J. H. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1630.

(67) Hsieh, C. H.; Kuo, J. W.; Lee, Y. J.; Chang, C. W.; Gelovani, J. G.; Liu, R. S. J. Nucl. Med. 2009, 50, 2049.

(68) Lee, S.; Chen, X. Y. Mol. Imaging 2009, 8, 87.
(69) Lin, K. M.; Hsu, C. H.; Chang, W. S. W.; Chen, C. T.; Lee, T. W.; Chen, C. T. Mol. Imaging. Biol. 2008, 10, 253.

(70) Bartels, A. L.; Zeebregts, C. J.; Bijl, M.; Tio, R. A.; Slart, R. H. J. A. Ann. Nucl. Med. 2009, 23, 753.

(71) Pop, M.; Sermesant, M.; Lepiller, D.; Truong, M. V.; McVeigh, E. R.; Crystal, E.; Dick, A.; Delingette, H.; Ayache, N.; Wright, G. A. Med. Image. Anal. 2009, 13, 370.

(72) Choi, J.-S. ; Park, J. C.; Nah, H.; Woo, S.; Oh, J.; Kim, K. M.; Cheon, G. J.; Chang, Y.; Yoo, J.; Cheon, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6259.

(73) Glaus, C.; Rossin, R.; Welch, M. J.; Bao, G. Bioconjugate Chem. 2010, 21, 715.

(74) Yezhelyev, M. V.; Qi, L. F.; O'Regan, R. M.; Nie, S.; Gao, X. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9006.

(75) Qi, L. F.; Gao, X. H. Acs Nano 2008, 2, 1403.

(76) Veiseh, O.; Sun, C.; Fang, C.; Bhattarai, N.; Gunn, J.; Kievit, F.; Du, K.; Pullar, B.; Lee, D.; Ellenbogen, R. G.; Olson, J.; Zhang, M. Q. Cancer Res. 2009, 69, 6200.

(77) Yang, L.; Mao, H.; Cao, Z. H.; Wang, Y. A.; Peng, X. H.; Wang, X. X.; Sajja, H. K.; Wang, L. Y.; Duan, H. W.; Ni, C. C.; Staley, C. A.; Wood, W. C.; Gao, X. H.; Nie, S. M. Gastroenterology 2009, 136, 1514.

(78) Chen, K.; Xie, J.; Xu, H. Y.; Behera, D.; Michalski, M. H.; Biswal, S.; Wang, A.; Chen, X. Y. Biomaterials 2009, 30, 6912.

(79) Xie, J.; Chen, K.; Huang, J.; Lee, S.; Wang, J. H.; Gao, J.; Li, X. G.; Chen, X. Y. Biomaterials 2010, 31, 3016.

[1]	黄靖, 王丹阳, 李淑花, 范红, 范楼珍. 红色荧光碳量子点用于肿瘤微酸环境诊断[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 1905067 - .
[2]	李超, 沈明, 胡炳文. 面向金属离子电池研究的固体核磁共振和电子顺磁共振方法[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1902019 - .
[3]	李诗涵,赵侦超,李世坤,邢友东,张维萍. DFT计算结合固体NMR研究富铝SSZ-13的铝分布和Brønsted酸性[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1903021 - .
[4]	石峰,胡丽丽,任进军,杨秋红. 固体核磁共振研究碱土金属磷硅酸盐玻璃的六配位硅结构[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1902018 - .
[5]	纪毅, 梁力鑫, Changmiao Guo, 包信和, Tatyana Polenova, 侯广进. 固体核磁共振高速魔角旋转条件下对称性脉冲零量子同核重耦技术[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905029 - .
[6]	刘小龙, 王强, 王超, 徐君, 邓风. Silicalite-1分子筛氢键诱导晶化机制的固体核磁共振研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905035 - .
[7]	邓静,马涛,常自伟,赵伟静,杨俊. 基于固体核磁共振方法的蛋白质组装体三维结构解析[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905019 - .
[8]	李玉红,吴新平,刘聪,王萌,宋本腾,郁桂云,杨刚,侯文华,龚学庆,彭路明. 部分还原二氧化钛的NMR和EPR研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905021 - .
[9]	史永超, 唐明学. 可充电池的磁共振研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905004 - .
[10]	刘杨, 段小洁. 基于碳纳米材料的神经电极技术[J]. 物理化学学报, 2020, 36(12): 2007066 - .
[11]	张宗辉, 任进军, 胡丽丽. 利用固态核磁共振研究100LiO_1/2-(100-x)PO_5/2-xTeO₂快离子导电玻璃的结构[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 2001048 - .
[12]	薛智敏,严传玉,赵新辉,于东琨,牟天成. Hofmeister离子对水溶液中热响应聚合物的局域环境的影响[J]. 物理化学学报, 2019, 35(1): 49 -57 .
[13]	宋雪娇,刘庄. 纳米技术在物理刺激诱导肿瘤治疗中的应用探索[J]. 物理化学学报, 2018, 34(2): 123 -139 .
[14]	陈合龙.,韦昌富.,田慧会.,魏厚振.. CO₂水合物在砂中生成和分解的核磁共振弛豫响应[J]. 物理化学学报, 2017, 33(8): 1599 -1604 .
[15]	尹璐,梁程,陈可先,赵琛烜,姚加,李浩然. 含TEMPO配合物的合成、表征、谱学性质及光猝灭机理[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1390 -1398 .

磁性氧化铁纳米颗粒——通向肿瘤磁共振分子影像的重要基石

Magnetic Iron Oxide Nanoparticle——an Important Cornerstone of MR Molecular Imaging of Tumors

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0