摘要
尽管医学领域飞速发展，但时至今日，癌症依然是困扰人类的一大医学难题。实现肿瘤的高质量可视化有助于深入研究肿瘤的发病机制、探索肿瘤的精确诊断方法和开发肿瘤的有效治疗方法。因此，大量的研究聚焦于肿瘤可视化策略的开发。针对肿瘤组织特有的生物标志物设计肿瘤特异性成像策略是最为常见的设计思路。由于肿瘤细胞中普遍存在糖代谢异常，肿瘤细胞中特定糖基的表达量上调，与正常细胞中相应糖基的表达量之间有着显著的差异。因此，肿瘤细胞中一些特定的糖基成为其重要的生物标志物。此外，一些经过化学修饰的非天然糖被证实能够通过糖代谢工程修饰到肿瘤细胞糖蛋白上，实现对肿瘤细胞的化学修饰。这些修饰到肿瘤细胞上的化学标签将成为肿瘤细胞新的生物标志物。因此，科研人员开发了基于肿瘤糖代谢标记的成像策略。如今，该类策略已经成为了一种方便实用的肿瘤成像手段。这类策略在肿瘤的特异性荧光成像中得到了广泛的应用，但荧光成像的组织穿透力较弱，使其对活体肿瘤组织的成像效果较差。与此同时，也有研究者将其应用到1H磁共振成像（1HMRI）中，然而，1H磁共振成像有较强的生物背景信号，这对活体肿瘤组织的成像造成了明显的干扰。而19F磁共振成像（19FMRI）具有高空间分辨率、深的组织穿透力、低生物背景的特点，这使其在活体肿瘤成像中极具优势。基于上述结论，本文将肿瘤糖代谢标记策略与19F磁共振成像相结合，设计了两种新型肿瘤特异性成像策略。 在第一章中，我们综述了细胞中糖基化修饰的基本过程及肿瘤细胞中异常的糖基化过程，并梳理了肿瘤糖代谢策略的基本原理和发展现状。同时，也介绍了19F磁共振成像的基本原理和优点。最后，我们将对本论文的选题设计依据和主要研究内容进行阐述。 在第二章中，我们主要围绕基于肿瘤叠氮标记和生物正交反应的肿瘤特异性19F磁共振成像策略进行介绍。在该策略中，我们将通过含叠氮基团的非天然糖对肿瘤细胞进行叠氮标记，而后利用生物正交反应将19F探针共价偶联到肿瘤细胞上，从而实现肿瘤特异性19F磁共振成像。我们将利用激光共聚焦实验、19F核磁共振波谱（19FNMR）、19F核磁共振成像（19FMRI）等手段对上述过程进行验证，并测得通过叠氮化修饰和生物正交反应修饰到每个细胞上的氟原子个数达到5.6×1011个。此外，我们也对该策略的肿瘤特异性及其对活体肿瘤组织的成像效果进行评估。 在第三章中，我们介绍了基于肿瘤氟标记的肿瘤特异性19F磁共振成像策略。该策略将通过两种含氟非天然糖对肿瘤细胞进行氟标记，实现肿瘤特异性19F磁共振成像。在此章节中，我们将利用19FNMR、19FMRI对肿瘤细胞的氟标记进行验证，并测得两种非天然糖单独对肿瘤细胞进行处理时，每个肿瘤细胞中被标记上的氟原子个数均达到1011个。我们也利用19FNMR、19FMRI评估了该策略的肿瘤特异性和成像效果。此外，我们还将探讨该策略应用于原位监测肿瘤细胞糖蛋白上特定糖基含量变化的可行性。 在第四章中，我们将对前文介绍的两种基于糖代谢标记的19F磁共振成像策略进行总结，分析其在活体肿瘤成像中的优势和不足，提出未来的改进方向和研究计划，并对糖代谢标记的发展前景进行了讨论与展望。 综上所述，本文主要介绍了基于肿瘤糖代谢标记开发出的两种新型肿瘤特异性19F磁共振成像策略，并通过实验证明这两种策略具有良好的活体肿瘤成像效果。相较于传统的全氟化碳类19F磁共振成像探针，我们所设计的成像策略中，氟探针具有更精确稳定的分子结构且用量更低，这使得该策略有更好的生物安全性。这两种19F磁共振成像策略将糖代谢标记技术和19F磁共振成像结合起来，为肿瘤的可视化提供了新思路。
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