中国核技术网讯：在全球范围内，有一半以上的诊断成像检查是使用X射线进行的，这对于使用放射线照相，乳房X线照相和计算机断层扫描(CT)等技术诊断疾病至关重要。为了帮助诊断，许多患者被注射了可以吸收X射线的造影剂，以区分正常状况与异常状况或使某些器官变亮。到目前为止，碘分子和硫酸钡悬浮液一直是临床医学中使用的唯一X射线造影剂。但是，人们越来越担心它们在体内的安全性以及对新开发的X射线成像技术的适用性。
在最近发表在《WIREs纳米医学和纳米生物技术》上的研究中，David Cormode教授及其同事致力于纳米医学研究和基于X射线技术的发展，他们探索了先进的X射线成像系统设计和新型X射线造影剂。及其近年来已报道的相关生物医学应用。
当前的X射线成像是基于简单的“灰度值”来确定更大范围内的解剖学和病理学变化。但这几乎没有提供有关生物分子水平细微差异的功能信息，这对于早期疾病检测非常重要。
光谱光子计数CT(SPCCT)的发明是CT技术的显着进步。计数和区分单个X射线光子的能力可以提高图像质量，从而可以可视化血管等小结构。使用SPCCT，还可以在元素水平上获得有关对象成分的信息，这对区分组织材料很有用。
同样，经临床批准的双能乳房X线照相术(DEM)使用两种不同的X射线能量来增强来自造影剂的信号并提供诊断质量的解剖数据。与传统的乳房X线摄影术相比，DEM的更高诊断敏感性显着改善了乳房密实女性(也有增加患病风险的女性)的乳腺癌筛查能力。最近，可以通过光子计数乳房X线照相术获得有关乳房组织组成的信息，例如乳房密度。
碘和钡在SPCCT和DEM中无法产生最佳对比度，因此引起了人们对替代元素(例如银，金，钽，铋和g)的兴趣。
在过去的二十年中，有关新型X射线造影剂的许多研究都致力于具有基于重金属元素的化学成分的纳米颗粒制剂。纳米粒子是非常小的结构，大小介于1到1000 nm之间，可能包含多达数百万个产生对比的原子。
带有中性电荷涂层的小于5 nm的纳米颗粒可以快速从体内清除肾脏，这是临床翻译的必要标准。使用建议的CT造影剂已证明了这一点，该CT造影剂使用涂有谷胱甘肽的金纳米颗粒或涂有同时包含正电荷和负电荷的聚合物的氧化钽纳米颗粒。
相反，那些较大且被长聚长链如聚乙二醇(PEG)覆盖的分子，通常在当前的药物输送系统中使用，可以绕过肾脏清除并延长循环时间，从而获得更长的持续造影剂和更大的进入机会疾病部位。例如，PEG封端的金银合金纳米颗粒是长循环剂，会积聚在乳腺肿瘤中，并使它们在DEM和CT中均更加可见。
此外，可以用靶向部分进一步修饰纳米颗粒表面，以增加向靶部位的递送，从而改善诊断和治疗结果。例如，将基于铂的纳米CT造影剂与曲妥珠单抗(一种化疗药物)缀合在一起，以成像高度表达HER2靶标的乳腺癌。另外，用纤维蛋白特异性抗体靶向的铋或纳米粒子进行SPCCT成像可以将血栓与斑块钙沉积区分开。
X射线纳米粒子造影剂也为细胞追踪开辟了新纪元。恶性脑细胞或免疫细胞通常用金纳米颗粒标记，并通过CT成像进行监测，以了解正在生长的肿瘤的动力学或研究动脉粥样硬化的进展。这种成像方法提供了更好地了解细胞行为和运输模式的方法，这对于基于细胞的疗法的发展很重要。
实际上，可以专门设计X射线纳米粒子造影剂以产生相关成像和治疗应用所需的特性。在过去的几十年中，该领域取得了巨大的进步，但是将进行更多的开发，以扩展现有药物的功能并获得用于患者护理的临床批准。
