文 献 综 述
1 癌症的现状
癌症（cancer），医学上称之为恶性肿瘤（malignantneoplasm），是指控制细胞生长增殖机制失常而引起的疾病。恶性肿瘤是当今影响人类健康、威胁人类生命的主要疾病之一。据了解，目前我国肿瘤发病率约为万分之二十，我国每年新发癌症病例约220万以上，每年在治患者600万以上，医疗费用在1500亿以上，每年死于癌症人数超过160万。在20年内，我国癌症死亡率上升了29.42％。世界卫生组织（WHO）和各国政府卫生部门都把攻克癌症列为一项首要任务。而如果肿瘤能在早期发现后手术切除，之后的复发率很低。因此，癌症的早期诊断与治疗是治疗癌症的关键，现在急需高效精确的方法来支持癌症的早期诊断。

2 癌症的治疗现状和趋势
因为药物释放特性难以控制，并且无法特异性的作用在肿瘤细胞，会损坏人体内许多重要器官，所以传统的癌症化疗法存在很多问题。而靶向性化疗可以将药物特异性的释放到癌细胞内部，因为具有高度的特异性和非正常细胞毒性的优点（图1），越来越受到关注[1]。构建一种具有癌细胞主动靶向功能和可控药物释放特性的纳米药物输送体系是目前研究的主流。近年来，纳米技术在癌症的早期诊断方面引起了人们很大的关注和重视，因此创建新型的多功能纳米颗粒成为癌症早期诊断与治疗的重要发展趋势[2]。

图1：靶向试剂修饰的载药纳米颗粒的设计模型

3 癌症的早期诊断
3.1双模态成像技术
CT成像技术具有深入的组织渗透性，是一种医院常用的诊断成像工具，但是随着癌症的发展，单一的成像技术已经无法满足人们对肿瘤早期诊断和早期治疗精确度的要求，因此人们开始利用双模态影像技术，如MR和CT[3-4] 但MR和CT成像属于结构成像，只能获得解剖学信息，而SPECT成像属于功能成像，灵敏度高，能够获取诊断的生理生化信息，进行生理代谢的检测[5]，如果将CT和SPECT两者结合起来，就能够获得更全面的诊断信息，实现优势互补，弥补单一成像的缺点。同时，这就对造影剂有更高的要求，常规的碘化小分子CT造影剂存在非特异性和肾毒性问题，并且会被肾脏迅速消除，因此它的使用有非常大的局限性。关于纳米技术的最新研究表明，已开发的基于纳米颗粒的造影剂有更长的成像时间，低毒性也有更好的成像结果。
在众多的纳米CT造影剂中，金纳米粒子（AuNPs）的尺寸更易控制，可调表面修饰，以及更好的X射线衰减性能，而受到极大的关注。已有报道称采用Gd螯合剂修饰的金纳米颗粒可作为CT和MR的造影剂[6]。有研究证实，聚乙烯亚胺（PEI）可以作为标记锝-99m和包裹AuNPs的平台，进而构建基于PEI为平台的SPECT/CT双模态成像造影剂，实验在PEI表面修饰靶向分子RGD，研究了该纳米探针对原位肝癌的靶向成像能力，结果发现制备的RGD-99m Tc -Au PENPs具有良好的放射化学稳定性，并且在体内具有良好的靶向原位肝癌CT/SPECT双模态成像能力[7-8]。
3.2 聚乙烯亚胺
聚乙烯亚胺（PEI）是商业上广泛使用的一种重要高分子聚合物，它分为支链状的PEI和线状的PEI。其中支链状的PEI是一种超支化的聚合物，通过单体法（SMM）合成（图2）。超支化聚乙烯亚胺（PEI）是广泛使用的一种高分子聚合物，其支链中二级胺的每个分支平均出现3-35个氮原子，这种分支分配有助于其内部形成一定体积的疏水空腔，可用于金属纳米颗粒、疏水药物分子及其他小分子的有效包裹，在分子影像及药物输送等生物医学领域有着广泛的应用[9]。

图2超支化聚乙烯亚胺的合成路线

3.2.1基于PEI纳米颗粒的合成
超支化的聚乙烯亚胺内部有一定体积的疏水空腔，可用于金属纳米颗粒、疏水药物分子及其他小分子的有效包裹，形成纳米颗粒[10]。
3.2.2基于PEI的表面修饰
由于超支化PEI末端含有大量氨基，所以可对其可进行多功能化修饰。Koeth等证实寡糖修饰的聚乙烯亚胺可以用来还原并包裹AuNPs，并研究了金纳米颗粒形成的机理和影响其尺寸、形状的因素（图3）。研究还发现，对PEI表面进行功能化修饰，能够提高PEI的生物相容性[11]。

图3超支化的PEI表面修饰不同的寡糖的合成

3.2.3基于PEI的功能化表面修饰
作为载体就要尽量避免被生物体内的清除系统清除。首先关于解决药物突释问题,其主要的解决方式的有将药物通过强作用力如共价偶联的方式装载在载体之上,或是物理包埋的药物载体有一个稳定可靠的外部保护层。其次是保持载体尺寸稳定性及在血液中的隐形性。这一问题目前的主要解决方式是在载体表面修饰抗蛋白吸附材料,如PEG、PHPMAL以及聚两性离子材料等。
3.3 pH敏感两性离子
正常组织的pH为7.2-7.4，肿瘤组织的pH为6-6.8，肿瘤的酸性微环境让研究者们对其展开研究，为了具有高的肿瘤选择性，必须在两种细胞pH间产生具有pH响应性的生物相互作用表面并且有适当响应。两性离子在近年间受到了极大的关注，因为发现具有两性离子表面的纳米微粒表现出长的循环半衰期，低毒性和高生物相容性。已有研究称开发出了一种新的基于烷氧基苯基酰基磺酰胺基团的pH响应两性离子配体，在其研究中，使用了该配体功能化的两性离子AuNPs在肿瘤pH下可逆的变成了阳离子，同时增强了HeLa细胞的细胞摄取和细胞毒性。研究证实，两性离子可以提高药物在肿瘤部位的摄取量，在肿瘤酸性环境中实现特异性內吞[12]。因此，基于前人的研究，本课题拟在载体表面修饰两性离子来进行肿瘤部位的多模态成像研究。
4 本课题的提出及研究意义
综上所述，两性离子在肿瘤酸性环境下能够提高摄取量，金纳米颗粒可用作肿瘤CT成像，标记锝-99m将SPECT成像与CT成像结合，聚乙烯亚胺可作为载体平台。因此，本课题拟以PEI为载体，在其内部包裹金纳米颗粒，在外表面修饰PH敏感两性离子烷氧苯基酰磺酰胺，最终标记锝-99m构建用于肿瘤SPECT/CT双模态成像的纳米复合材料，有望实现肿瘤的早期高效诊断。本课题为开发智能新型的肿瘤高效纳米诊疗技术开辟了新思路。
参考文献:
1） Perez-Herrero, E.; Fernandez-Medarde, A., Advanced targeted therapies in cancer: Drug nanocarriers, the future of chemotherapy. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2015, 93, 52-79.
2） Song, M., Z. Guo, et al. (2017). "Synthesis and preliminary evaluation of a Tc-99m-labeled folate-PAMAM dendrimer for FR imaging." Chemical Biology amp; Drug Design 89(5): 755-761.
3） Cai, H., K. Li, et al. (2015). "Dendrimer-Assisted Formation of Fe3O4/Au Nanocomposite Particles for Targeted Dual Mode CT/MR Imaging of Tumors." Small 11(35): 4584-4593.
4） Wen, S., K. Li, et al. (2013). "Multifunctional dendrimer-entrapped gold nanoparticles for dual mode CT/MR imaging applications." Biomaterials 34(5): 1570-1580.
5） Zhang, Y., Y. Sun, et al. (2010). "Synthesis, Biodistribution, and Microsingle Photon Emission Computed Tomography (SPECT) Imaging Study of Technetium-99m Labeled PEGylated Dendrimer Poly(amidoamine) (PAMAM)-Folic Acid Conjugates." Journal of Medicinal Chemistry 53(8): 3262-3272.
6） Wen, S.; Li, K.; Cai, H.; Chen, Q.; Shen, M.; Huang, Y.; Peng, C.; Hou, W.; Zhu, M.; Zhang, G.; Shi, X., Multifunctional dendrimer-entrapped gold nanoparticles for dual mode CT/MR imaging applications. Biomaterials 2013, 34, 1570-1580.
7） Branco de Barros, A. L., S. F. de Andrade, et al. (2013). "Radiolabeling of low molecular weight-galactose-based glycodendrimer with technetium-99m and biodistribution studies." Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 298(1): 605-609.
8） Kovacs, L., M. Tassano, et al. (2014). "Labeling polyamidoamine (PAMAM) dendrimers with technetium-99m via hydrazinonicotinamide (HYNIC)." Current radiopharmaceuticals 7(2): 115-122.
9） Zhou, B.; Xiong, Z.; Zhu, J.; Shen, M.; Tang, G.; Peng, C.; Shi, X., PEGylated olyethylenimine-entrapped gold nanoparticles loaded with gadolinium for dual-mode CT/MR imaging applications. Nanomedicine 2016, 11, 1639-1652.
10） Zhou, B., J. Yang, et al. (2016). "PEGylated polyethylenimine-entrapped gold nanoparticles modified with folic acid for targeted tumor CT imaging." Colloids and Surfaces B-Biointerfaces 140: 489-496.
11） Appelhans, D.; Komber, H.; Quadir, M. A.; Richter, S.; Schwarz, S.; van der Vlist, J.; Aigner, A.; Mu#776;ller, M.; Loos, K.; Seidel, J. r., Hyperbranched PEI with various oligosaccharide architectures: synthesis, characterization, ATP complexation, and cellular uptake properties. Biomacromolecules 2009, 10, 1114-1124.
12） Mizuhara, T., K. Saha, et al. (2015). "Acylsulfonamide-Functionalized Zwitterionic Gold Nanoparticles for Enhanced Cellular Uptake at Tumor pH." Angewandte Chemie-International Edition 54(22): 6567-6570.