基于代謝組學(xué)方法分析聚乙二醇修飾四氟化釓鈉納米造影劑的生物安全性

徐晨 孫婕 朱成容 闞鴻 董凱

1（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，長春130118）

2（長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，長春 130012）

3（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，人參新品種選育與開發(fā)國家地方聯(lián)合工程研究中心，長春 130118）

磁共振成像（MRI）具有出眾的軟組織對比度，目前已經(jīng)成為臨床應(yīng)用中一種功能強(qiáng)大的診斷工具，被廣泛應(yīng)用于多種疾病的非侵入性診斷。與其它成像方式相比，MRI 可以提供豐富的解剖學(xué)信息，并且不具有電離輻射，但其敏感性較低，因此臨床應(yīng)用磁共振進(jìn)行診斷時(shí)通常需要借助造影劑突出特定感興趣區(qū)域（ROI）的解剖學(xué)和病理學(xué)特征。MRI 造影劑主要是通過縮短質(zhì)子的馳豫時(shí)間增強(qiáng)不同組織之間以及病變組織與其周圍正常組織之間信號強(qiáng)度的對比[1-2]。根據(jù)作用原理不同，MRI 造影劑可分為以釓（Gd）類化合物為主要研究對象的縱向弛豫型造影劑和以鐵類物質(zhì)為核心的橫向弛豫型造影劑[3-9]。目前，臨床應(yīng)用較廣泛的MRI 造影劑為Gd 螯合物，但有研究發(fā)現(xiàn)，潛在釋放的游離Gd3+可能引起生物體腎細(xì)胞的纖維化[10-11]。因此，需要開發(fā)高效和安全的新型MRI 造影劑。

隨著納米科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展，研究者開發(fā)了眾多的釓基納米MRI 造影劑[12-24]。與傳統(tǒng)的小分子造影劑相比，納米造影劑因在單位單元中含有大量原子，能夠顯著增強(qiáng)成像效果。此外，可以對納米造影劑進(jìn)行功能化修飾，延長其體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，增加靶向性，提高生物相容性。盡管釓基納米造影劑在疾病診斷中的應(yīng)用取得了一定進(jìn)展，但納米造影劑的安全性一直是研究者關(guān)注的重大課題。目前，關(guān)于稀土納米造影劑的生物安全性評價(jià)僅體現(xiàn)在對細(xì)胞分化、增殖以及存活率的研究以及常規(guī)的血液學(xué)和病理學(xué)方面，通常只能在宏觀層面上判斷對機(jī)體的組織器官是否有損害。然而，由于納米粒子獨(dú)特的理化性質(zhì)以及生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，納米粒子與機(jī)體之間的相互作用存在諸多不確定性，有些相互作用在生理生化水平很難被觀察和檢測到。因此，需要建立一種系統(tǒng)、高效、準(zhǔn)確和靈敏的檢測方法用于稀土納米造影劑的生物安全性評價(jià)。

代謝組學(xué)是通過考察生物體系受刺激或擾動(dòng)（如將某個(gè)特定的基因變異或環(huán)境變化）后代謝產(chǎn)物的變化或其隨時(shí)間的變化，用于研究生物體系代謝途徑的技術(shù)[25]。代謝組學(xué)融合了現(xiàn)代分析技術(shù)、生物信息學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等方向，具有整體性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，是研究物質(zhì)和機(jī)體相互作用分子機(jī)制的優(yōu)良方法。近年來，研究者采用代謝組學(xué)的方法研究了納米粒子的生物安全性，以探究納米粒子對機(jī)體代謝途徑的影響，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志物，確定靶點(diǎn)，探索其毒性機(jī)制等[26-30]。但是，采用代謝組學(xué)方法對稀土納米造影劑生物安全性的研究目前尚未見報(bào)道。

本研究構(gòu)建了聚乙二醇（PEG）修飾的四氟化釓鈉（NaGdF4）納米粒子（PEG-NaGdF4）作為釓基納米造影劑，考察了不同劑量PEG-NaGdF4的MRI 成像能力，應(yīng)用基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)方法對給予不同劑量的PEG-NaGdF4后的大鼠體內(nèi)代謝相關(guān)物質(zhì)變化進(jìn)行了分析，確定PEG-NaGdF4納米造影劑對機(jī)體影響的潛在生物標(biāo)志物及代謝通路，并系統(tǒng)考察了機(jī)體代謝變化與PEG-NaGdF4劑量的相互關(guān)系。本研究結(jié)果表明，中劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑（50 μg/mL）對大鼠代謝的影響較小，說明其具有良好的生物安全性。本研究為評價(jià)稀土納米造影劑的生物安全性提供了新策略。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

FEI Tecnai G2 F20 透射電子顯微鏡（荷蘭FEI 公司）；Nicolet iS10 傅里葉變換紅外光譜儀（美國Thermo公司）；SDT-Q600 同步熱分析儀（美國Perkin Elmer 公司）；Philips Intera 1.5 T 磁共振成像系統(tǒng)（荷蘭Best 公司）；Waters Synapt G2 UPLC-ESI-QTOF/MS（美國Waters 公司）；Milli-Q 超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

聚乙二醇（PEG-2000）、乙二醇（EG）、GdCl36H2O、NH4F 和NaCl（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；乙腈和甲酸（色譜純，美國Fisher 公司）。其它試劑均為分析純；實(shí)驗(yàn)用水為超純水（18.2 MΩ·cm）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 PEG-NaGdF4的合成

稱取1.5 g PEG-2000，在攪拌下溶解于20 mL 乙二醇中，將GdCl3·6H2O（0.372 g）和NaCl（0.058 g）加入到上述溶液中，在攪拌下反應(yīng)30 min。將溶解有0.15 g NH4F 的乙二醇（10 mL）加入到上述溶液中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30 min，反應(yīng)后的混合物移入水熱反應(yīng)釜中，在190 ℃反應(yīng)24 h。產(chǎn)物離心（10 min，12000 r/min），收集固體物質(zhì)，用水洗滌后再次離心，如此重復(fù)3～5 次，獲得的產(chǎn)物置于60 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥。

1.2.2 MRI成像研究

采用生理鹽水配制0、6.25、12.5、25、50、100 和200 μg/mL 的PEG-NaGdF4納米造影劑溶液，置于MRI 系統(tǒng)對其進(jìn)行掃描，評價(jià)其體外MRI 成像效果。為了評價(jià)PEG-NaGdF4納米造影劑的體內(nèi)MRI成像效果，首先將昆明小鼠麻醉，然后分別尾靜脈注射25、50 和100 μg/mL 的PEG-NaGdF4納米造影劑，在MRI 系統(tǒng)中采集注射前后10 min 的小鼠全身的MRI 圖像。MRI 成像參數(shù)為：7.62 cm（3 英寸）表面線圈；軸向T1FSE、SE 序列；重復(fù)時(shí)間TR=620 ms；回波時(shí)間TE=20.6 s；掃描視野FOV=200×200，層厚度=3.0 mm，無間隔。

1.2.3 代謝組學(xué)樣品收集與制備

選取體重約為200 g 的Wistar 大鼠（購自吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心（長春））作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均遵循實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)和使用委員會制定的操作條例。大鼠在適應(yīng)環(huán)境7 d 后被隨機(jī)分為4 組：（1）健康組（HCG，n=8）注射2.0 mL 0.9%NaCl；（2）低劑量組（LG，n=7）注射2.0 mL 25 μg/mL PEG-NaGdF4納米造影劑；（3）中劑量組（MG，n=7）注射2.0 mL 50 μg/mL PEG-NaGdF4納米造影劑；（4）高劑量組（HG，n=6）注射2.0 mL 100 μg/mL PEG-NaGdF4納米造影劑。處理后的大鼠放入代謝籠中，收集18 h 尿液，尿液樣品經(jīng)離心（10000 r/min，10 min）后，收集上清液，于–80 ℃儲存。樣品在UPLC-ESI-QTOF/MS 上樣前，于4 ℃解凍，然后用0.22 μm 濾膜過濾。

1.2.4 色譜-質(zhì)譜檢測條件

色譜條件 色譜柱為Waters Acquity UPLC BEH C18柱（2.1 mm×50 mm，1.7 μm），流動(dòng)相A 為0.1%甲酸溶液，流動(dòng)相B 為乙腈。梯度洗脫：0～5 min，95%～88% A；5～8 min，88%～50% A；8～10.5 min，50%～0% A。流速為0.4 mL/min。進(jìn)樣量為10 μL，進(jìn)樣室溫度為4 ℃，柱溫為25 ℃。

質(zhì)譜條件 質(zhì)譜采集范圍為m/z50～1000，離子源溫度150 ℃，萃取錐電壓5.0 V，錐孔氣流速50 L/h。正離子模式下毛細(xì)管電壓3.0 kV，錐孔電壓40 V，脫溶劑氣溫度350 ℃，脫溶劑氣流速420 L/h；負(fù)離子模式下毛細(xì)管電壓2.5 kV，錐孔電壓30 V，脫溶劑氣溫度320 ℃，脫溶劑氣流速400 L/h。采用甲酸鈉建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用2 ng/mL 亮氨酸腦啡肽進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量校正。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

采用UPLC-ESI-QTOF/MS 對大鼠尿液樣品進(jìn)行檢測，利用Progenesis QI 軟件（Waters）對獲得的相關(guān)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行峰對齊、峰檢測和歸一化處理。通過精確分子量-保留時(shí)間和歸一化后的峰面積建立數(shù)據(jù)矩陣，采用EZinfo 2.0 軟件（Waters）對其進(jìn)行主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判別分析（OPLSDA）。相關(guān)生物標(biāo)志物和代謝通路采用相關(guān)生物學(xué)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鑒定和分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 PEG-NaGdF4的理化性質(zhì)表征

采用透射電子顯微鏡（TEM）對PEG-NaGdF4的微觀形貌進(jìn)行表征。如圖1A 所示，制備的PEG-NaGdF4的尺寸約為100 nm。PEG-NaGdF4的紅外光譜（FTIR）如圖1B 所示，在3434、2855、2929、1645 和1112 cm–1處有紅外吸收峰，分別歸屬于O—H 的伸縮振動(dòng)、—CH2—的對稱伸縮振動(dòng)、—CH2—的不對稱伸縮振動(dòng)、—CH2—的剪式振動(dòng)以及C—O—C 的伸縮振動(dòng)，表明PEG 被成功修飾到NaGdF4表面。采用熱重分析（TGA）測試對了PEG 在納米粒子中的含量（圖1C）。由TGA 測試結(jié)果計(jì)算得到PEG 約占PEG-NaGdF4總重量的1.01%。PEG-NaGdF4的X 射線多晶衍射（XRD）圖如圖1D 所示，通過與數(shù)據(jù)庫中的JCPDS 卡片對比后得出合成的PEG-NaGdF4為立方相晶體。以上結(jié)果證明通過一鍋水熱法已經(jīng)成功合成了PEG-NaGdF4。

圖1 聚乙二醇修飾的四氟化釓鈉納米粒子（PEG-NaGdF4）的理化性質(zhì)表征：（A）透射電子顯微鏡（TEM）圖；（B）傅里葉紅外（FTIR）光譜圖；（C）熱重分析（TGA）圖；（D）X-射線衍射（XRD）圖Fig.1 Characterization of polyethylene glycol-modified gadolinium sodium tetrafluoride (PEG-NaGdF4)nanoparticles: (A) Transmission electron microscopy (TEM) image;(B) Fourier transform infrared (FTIR)spectrum;(C) Thermogravimetric analysis (TGA);(D) X-ray diffraction (XRD) patterns

2.2 體內(nèi)外MRI造影效果評價(jià)

近年來，基于Gd 的納米粒子顯示出MRI 信號正增強(qiáng)的效果[8,20]。為了驗(yàn)證構(gòu)建的PEG-NaGdF4的MRI 成像能力，對其進(jìn)行了體內(nèi)外MRI 成像研究。結(jié)果顯示，在0～100 μg/mL 濃度范圍內(nèi)，隨著PEG-NaGdF4濃度增加，其T1加權(quán)MRI 信號強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)（圖2A）。當(dāng)濃度增加到200 μg/mL 時(shí)，PEG-NaGdF4納米造影劑的MRI 信號強(qiáng)度減弱，這可能是由T2*效應(yīng)和T1飽和導(dǎo)致的[31-32]。結(jié)合PEG-NaGdF4的體外MRI 成像效果，選取25、50 和100 μg/mL 的PEG-NaGdF4作為低、中、高劑量，研究其體內(nèi)MRI 成像效果。如圖2B 所示，與注射前相比，注射PEG-NaGdF4納米造影劑10 min 后，小鼠的MRI 成像圖顯示小鼠肝臟的對比度增強(qiáng)，并且中、高劑量組的MRI 成像效果明顯高于低劑量組。以上結(jié)果表明，構(gòu)建的PEG-NaGdF4具有作為MRI 造影劑的潛力。

圖2 PEG-NaGdF4 納米造影劑的MRI 成像圖：（A）不同濃度的PEG-NaGdF4 體外核磁共振成像（MRI）圖；（B）低、中、高劑量PEG-NaGdF4 的體內(nèi)MRI 圖Fig.2 Magnetic resonance imaging (MRI) of PEG-NaGdF4 nanoparticulate contrast agents: (A) In vitro MRI images of different concentrations of PEG-NaGdF4;(B) In vivo MRI images of different concentrations of PEGNaGdF4

2.3 代謝組學(xué)研究

代謝組學(xué)已經(jīng)成為納米毒理學(xué)研究的重要工具，通過分析納米粒子對機(jī)體代謝水平的影響，為建立下游代謝物變化與信號通路變化的關(guān)系提供有效數(shù)據(jù)，并用于評價(jià)其生物安全性。為了評價(jià)構(gòu)建的PEG-NaGdF4納米造影劑的生物安全性，本研究采集了注射低、中、高劑量（25、50 和100 μg/mL）PEG-NaGdF4納米造影劑的大鼠的尿液樣本，采用基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)方法進(jìn)行分析。首先，采用PCA 方法對健康組和低、中、高劑量給藥組的大鼠尿液樣本進(jìn)行分析。如圖3 所示，在正離子和負(fù)離子模式下，健康組（HCG）與低（LG）、中（MG）、高（HG）劑量給藥組大鼠的尿液代謝輪廓均區(qū)分明顯，說明PEG-NaGdF4納米造影劑進(jìn)入大鼠體內(nèi)后改變了其尿液代謝物譜。此外，由PCA 得分圖中各點(diǎn)距離可知，LG 和MG 大鼠的狀態(tài)較相近。

圖3 健康組（HCG）、低劑量組（LG）、中劑量組（MG）和高劑量組（HG）大鼠尿液代謝組的主成分分析（PCA）得分圖：（A）正離子模式；（B）負(fù)離子模式Fig.3 Principal components analysis(PCA)score plots of rat urine metabolome in healthy control group(HCG),low-dose group(LG),moderate-dose group(MG)and high-dose group(HG):(A)Positive ion mode;(B)Negative ion mode

為了進(jìn)一步篩選出潛在生物標(biāo)志物，采用OPLS-DA 方法對上述各組大鼠尿液代謝組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。在正離子和負(fù)離子模式下，健康組和低、中、高劑量組可以明顯聚類區(qū)分（圖4）；模型評價(jià)指標(biāo)見表1，結(jié)果表明模型可靠、質(zhì)量良好。圖5 是OPLS-DA 分析獲得的S-plot 圖，其中每個(gè)點(diǎn)均代表一種化合物，距離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其代表的化合物對分組的影響越大，VIP 值（Variable importance in the projection）也越高，將VIP ≥1.0 且p<0.05 的代謝物作為潛在的生物標(biāo)志物。

表1 OPLS-DA模型評價(jià)指標(biāo)Table 1 Evaluation indexes of OPLS-DA model

圖4 大鼠尿液代謝組的正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）得分圖：（A）正離子和（B）負(fù)離子模式下低劑量組與健康組；（C）正離子和（D）負(fù)離子模式下中劑量組與健康組；（E）正離子和（F）負(fù)離子模式下高劑量組與健康組Fig.4 Orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) score plots of rat urine metabolome:LG vs.HCG in (A) positive ion mode and (B) negative ion mode;MG vs.HCG in (C) positive ion mode and(D) negative ion mode; vs.HCG in (E) positive ion mode and (F) negative ion mode

圖5 大鼠尿液代謝組的S-plot 分析結(jié)果：低劑量組和健康組在正離子模式（A）和負(fù)離子模式（B）下的S-plot；中劑量組和健康組在正離子模式（C）和負(fù)離子模式（D）下的S-plot；高劑量組和健康組在正離子模式（E）和負(fù)離子模式（F）下的S-plotFig.5 S-plots of rat urine metabolome:S-plots of OPLS-DA for LG and HCG under (A) positive ion mode and(B) negative ion mode;S-plots of OPLS-DA for MG and HCG under (C) positive ion mode and (D) negative ion mode;S-plots of OPLS-DA for HG and HCG under (E) positive ion mode and (F) negative ion mode

為了篩選出大鼠尿液中的潛在生物標(biāo)志物，將精確分子量和串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)品或數(shù)據(jù)庫中的串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，最終確定其結(jié)構(gòu)。如電子版文后支持信息表S1 所示，在高劑量組中共篩選出15 種潛在生物標(biāo)志物，其中，7 種化合物是低劑量組的潛在生物標(biāo)志物，8 種化合物是中劑量組的潛在生物標(biāo)志物，這些潛在生物標(biāo)志物涉及苯丙氨酸代謝、能量代謝、嘌呤代謝、色氨酸代謝和脂肪酸代謝等代謝通路。

對甲酚是苯丙氨酸和酪氨酸經(jīng)腸道厭氧菌作用的代謝產(chǎn)物，被葡萄糖醛酸化和硫酸化后，分別生成對甲酚葡萄糖醛酸和對甲酚硫酸鹽。有研究表明，對甲酚硫酸鹽會引起內(nèi)皮損傷并產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[33-34]。由電子版文后支持信息表S1 可知，注射不同劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑后，大鼠尿液中對甲酚葡萄糖醛酸和對甲酚硫酸鹽含量均有所升高，表明PEG-NaGdF4納米造影劑會使大鼠的苯丙氨酸代謝發(fā)生擾動(dòng)。

三羧酸循環(huán)是生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑，又稱檸檬酸循環(huán)。該循環(huán)可為生物體提供能量，涉及機(jī)體的能量代謝。由電子版文后支持信息表S1 可知，注射不同劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑后，大鼠尿液中檸檬酸含量均有所下降，表明PEG-NaGdF4納米造影劑使大鼠能量代謝發(fā)生擾動(dòng)。

在嘌呤代謝過程中，尿酸是代謝產(chǎn)物。尿囊素在大鼠體內(nèi)可由尿酸酶催化氧化尿酸產(chǎn)生。由電子版文后支持信息表S1 可知，高劑量組尿酸和尿囊素含量異常升高，而在低劑量組和中劑量組中無嘌呤代謝異常，表明高劑量組中大鼠嘌呤代謝發(fā)生擾動(dòng)。

電子版文后支持信息表S1 中的生物標(biāo)志物吲哚-3-羧酸、吲哚-3-羧酸-葡萄糖醛酸、3-羥基鄰氨基苯甲酸、硫酸吲哚酚及犬尿酸均屬于色氨酸的代謝產(chǎn)物，涉及色氨酸代謝通路，這些化合物的含量增加表明色氨酸分解增多。有研究表明，體內(nèi)存在炎癥反應(yīng)時(shí)色氨酸消耗增加[35]。本研究中，硫酸吲哚酚、犬尿酸及吲哚-3-羧酸-葡萄糖醛酸在低劑量組中含量增加。中劑量組中，除了上述3 種生物標(biāo)志物含量增加外，吲哚-3-羧酸的含量也升高。注射高劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑后，大鼠體內(nèi)的5 種生物標(biāo)志物含量均增加。上述結(jié)果表明，注射低、中、高劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑后，會引發(fā)大鼠機(jī)體不同程度的炎癥反應(yīng)，并且隨著納米造影劑劑量增加而增大。

癸二酸及壬二酸是2 種二元羧酸，涉及體內(nèi)的脂肪酸代謝。在高劑量組，二者含量均升高；在中劑量組，壬二酸含量增高；在低劑量組，癸二酸含量升高。上述研究結(jié)果表明，PEG-NaGdF4納米造影劑會引起體內(nèi)脂肪酸代謝異常。

馬尿酸是一類尿毒素，在體內(nèi)通常由肝臟和腎臟的線粒體合成，由腎小管上皮細(xì)胞分泌排出。有研究發(fā)現(xiàn)尿毒癥患者體內(nèi)馬尿酸含量增多[36]。肌酐是肌肉代謝的產(chǎn)物，肌肉中的肌酸主要通過不可逆的非酶脫水反應(yīng)緩慢地形成肌酐。在臨床檢測中，肌酐用于評價(jià)腎功能，腎功能受損時(shí)肌酐含量升高。此外，12-酮基脫氧膽酸可作為腎損傷初期的標(biāo)志物[37]。本研究發(fā)現(xiàn)，注射高劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑后，大鼠體內(nèi)的馬尿酸、肌酐和12-酮基脫氧膽酸的含量均升高，表明高劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑會引起一定程度的大鼠腎功能損傷。但是，在對健康組和低、中、高劑量組大鼠的腎組織切片結(jié)果分析時(shí)，并未觀察到明顯異常（圖6），這說明在組織學(xué)檢測中并未發(fā)現(xiàn)大鼠產(chǎn)生腎損傷。

圖6 健康大鼠和注射不同劑量PEG-NaGdF4 納米造影劑后的大鼠腎組織切片圖Fig.6 Hematoxylin-eosin(H&E)staining images of kidneys harvested from healthy rats and rats after injection of different concentrations of PEG-NaGdF4 nanoparticulate contrast agents

上述代謝組學(xué)的研究結(jié)果表明，不同劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑對大鼠各個(gè)代謝通路的相關(guān)生物功能影響不同，并且呈濃度依賴性。低劑量及中劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑對大鼠機(jī)體代謝的影響較小，具有良好的生物安全性；高劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑會引起大鼠的能量代謝、脂類代謝及氨基酸代謝異常，并引發(fā)一定程度的炎癥反應(yīng)和腎功能損傷。

3 結(jié)論

本研究構(gòu)建了基于PEG-NaGdF4的MRI 納米造影劑，采用基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的代謝組學(xué)技術(shù)分析了不同劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑對大鼠尿液代謝組的影響，最終對其生物安全性進(jìn)行了評價(jià)。通過對各代謝組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在低、中、高劑量組中分別鑒別出7、8 和15 種潛在生物標(biāo)志物。進(jìn)一步對相關(guān)代謝通路進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑對大鼠代謝的影響不同。其中，低和中劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑對各個(gè)代謝通路的相關(guān)生物功能影響較??；高劑量的納米造影劑會在短時(shí)間內(nèi)引起機(jī)體一定程度的炎癥和腎損傷。MRI 成像及代謝組學(xué)相關(guān)結(jié)果表明，中劑量的PEG-NaGdF4納米造影劑有成為安全、高效的MRI 造影劑的潛能，有望用于臨床醫(yī)學(xué)檢測。

支持信息

Supporting Information

表S1 PEG-NaGdF4 納米造影劑對大鼠尿液代謝影響的潛在生物標(biāo)志物TableS1 Potential biomarkers of urine metabolites induced by PEG-NaGdF4 nanoparticulate contrast agents