优秀论文

 

⁹⁹Tc^m标记功能化多壁碳纳米管及其在小鼠体内的分布

和血液清除研究

郭金学  陈 菲

（青岛科技大学化学与分子工程学院）

本文采用γ辐照技术在碳纳米管表面连接大量葡萄糖胺，然后用放射性⁹⁹Tc^m进行放射性标记，合成了⁹⁹Tc^m标记的功能化碳纳米管⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺，并研究了其在小鼠体内的分布和代谢情况。实验结果表明，⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺在小鼠胃中有较高的浓集，肝和肾的摄取率均不高；放射性摄取率在粪便和尿液中都很高，表明⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺主要通过粪便和尿液排泄。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

抗坏血酸、氯化亚锡、浓硝酸、二氯亚砜、四氢呋喃、发烟硫酸，中国医药集团上海化学试剂公司产品；18 mCi ⁹⁹Tc^mO₄^－淋洗液，中国原子能科学研究院同位素研究所提供；实验用昆明鼠，雌性，18~22 g，中国科学院上海实验动物中心；多壁碳纳米管（深圳纳米港以CVD方法制备）直径为60~100 nm、长度为0.1~6.0 um，纯度大于95%。

FA2004型精密电子天平，上海精科天平厂(0.0001g)；代谢式鼠笼，苏州市艾可林实验动物器材厂；SN-684型放射免疫γ计数器，上海应用物理研究所日环仪器一厂；元素分析仪(Varioel Ш)，Elenentar公司；红外光谱仪(IR550型)Nicolet Magna公司。

1.2 葡萄糖胺修饰的碳纳米管的放射性标记

取CNTs-葡萄糖胺20 mg溶解于2 mL去离子水中，倒入5 mL的指形管中，在超声波清洗器中超声5 min后，加入200 uL浓度为40mg·mL^-1的抗坏血酸和100 uL浓度为2 mg·mL^-1的氯化亚锡(用0.1 mol·L^-1的HCl溶液溶解)，调整pH大约在6-7之间，然后加入18 mCi ⁹⁹Tc^mO₄^-淋洗液。将混合液在90℃水浴中利用磁力搅拌器回流搅拌反应20 min，即得到⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺标记物溶液。

1.3 ⁹⁹Tc^m标记的碳纳米管在小鼠体内的分布和代谢

取20 g左右的雌性昆明小白鼠25只，养在代谢笼中，代谢笼可以收集小鼠的粪便和尿液。将小白鼠随机分成5组，每组5只，腹腔注射⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺300 uL(8.1×10^-5 mCi·mL^-1)。注射1，3，6，10，24 h后，分别取一组小鼠处死并解剖，收集血液、心脏、肺、肝脏、脾、肾、胃、肠、皮毛、肌肉等重要脏器和胃内容、粪便、尿液等，称重并测定放射性计数，计算每克组织的摄取百分比(%·g^-1)。

2 结果和讨论

红外光谱图表明在1647 cm^-1出现了一个特征吸收带，这是羧基和氨基反应生成酰胺出现的特征吸收带酰胺Ⅰ带（羰基吸收）；在3400 cm^-1附近出现N－H的伸缩振动吸收峰；在2900 cm^-1附近出现一组C－H的伸缩振动吸收峰。碳纳米管修饰葡萄糖胺后元素分析结果表明，元素H的含量为0.851%，元素N的含量为0.997%，H/N是0.854，与葡萄糖胺中H/N的理论值0.857一致。红外谱图和元素分析结果均证明葡萄糖胺通过缩合反应与碳纳米管结合在一起。电镜照片表明辐照前后碳纳米管的管状结构没有遭到破坏，说明在本实验的照射剂量下碳纳米管的管状结构仍然保留。

⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺在超声波清洗器中超声分散后选用新华一号纸作为固定相，生理盐水作为展开剂，⁹⁹Tc^mO₄^－在该体系中的R_f值为0.9，而⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺留在原点不动，它的R_f值是0，表明⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺的标记率大于90％。24 h内测得的⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺的标记率基本保持一致，可知⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺具有良好的体外稳定性。

⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺在胃中的摄取率较高，在3 h时达到最大值（15.93±1.68）%·g^-1；胃内容的摄取率在前6 h急剧增加，6 h时达到(53.67±6.33)%·g^-1，然后迅速减少；而主要的代谢器官肝脏和肾脏中摄取较少，表明⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺不是通过肝脏进行代谢；粪便和尿液中的⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺摄取率较高，表明其在小鼠体内主要通过粪便和肾脏排泄。

标记物⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺的血液清除速度曲线表明血液中⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺的摄取率不高，只有2.38%·g^-1，而且血清除速度不快，清除其总量的一半所需时间(half-life)大约为5 h。而Singh等发现的铟标记的DTPA-CNT在动物体内的血清除速度非常快（half-life = 3 h）。本实验所用多壁碳纳米管的直径为60~100 nm，比Singh等人实验中所用的单壁碳纳米管束直径（20 nm左右）要大的多，这应该是2个实验血液清除速度不同的重要原因。

3 结  论

(1) 合成了⁹⁹Tc^m标记的水溶性功能化碳纳米管⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺，其标记率大于90%，体外稳定性良好。

(2) ⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺在小鼠胃中有较高的浓集，肝和肾的摄取率均不高；放射性摄取率在粪便和尿液中都很高，表明⁹⁹Tc^m-CNTs-葡萄糖胺主要通过粪便和尿液排泄。

(3)多壁碳纳米管和富勒烯的小鼠体内分布有明显的不同，它们的代谢方式也不一样，多壁碳纳米管通过粪便和尿液排泄，而富勒烯是通过肾脏进行代谢，这可能是由于它们尺寸不同造成的。而碳纳米管在血液中的清除速度与所用碳纳米管的直径有明显关系。

（参考文献及图、表略）