纳米金微粒作为活体荧光探针进行的小动物活体荧光断层层析图像
近年来, 随着纳米金辅助成像技术的成熟出现了许多利用纳米金进行活体内成像的研究报道.这些研究主要集中在纳米金在或体内毒性和代谢研究以及肿瘤监测和诊断这两个方向上. 在动物活体成像中, 利用纳米金进行辅助成像的主要方法包括双光子及荧光探针成像、光声成像和分子影像领域的辅助成像技术.
利用纳米金双光子及荧光探针成像来实现活体内肿瘤组织的检测在实验研究中已经日趋成熟. 利用TPL显微镜就能够实现纳米金微粒在活体内直接成像检测, 如在上皮肿瘤细胞中和小鼠耳缘静脉中. 此外, 纳米金还可以作为荧光探针载体进行体内肿瘤组织的荧光成像究. Lee等人用Cy5.5-Gly-Po-Leu-Gly-Val-Arg-Gly-Cys-(amide)修饰的20 nm粒径纳米金微粒作为活体荧光探针进行小动物活体荧光断层层析, 很好地对小鼠体内的肿瘤组织进行了成像和检测.
基于纳米金的光声成像技术是基于小微粒纳米金对光的强吸收产热特性, 通过探测热量或剧烈热扩散引起液体产生空化气泡的方法来实现. 与基于荧光活体成像的方法相比,光热及光声成像具有更好的探测深度和广度以及很强的瞬时信号.由于结合了光学成像高对比度和超声成像高探测深度这两者的优势, 因此得到了快速的发展.
目前基于纳米金的光声活体成像技术被广泛地用在血管和淋巴的成像研究中, Lu等人将聚乙二醇(PEG)包裹的40 nm粒径纳米金微粒注射入小鼠的静脉中, 经过2 h的血液循环后通过光声成像清晰地得到了小鼠脑部的血管图像, 可以分辨出100 μm大小的毛细血管.
然而, 对活体组织进行的纳米金辅助成像研究主要还是集中在分子影像领域, 不同形状(球形、壳状、棒状、笼状)的纳米金微粒作为对比剂和增强剂在CT和MRI等多种分子影像技术方面多有运用. 在CT成像中, 小微粒纳米金因其对X射线的高吸收系数完全可以代替如碘等的传统对比剂. Xu等人研究表明, 纳米金微粒经CT扫描后与同等浓度的碘剂比较, 可得到相似的CT值. 而与碘相比纳米金微粒能够有效地延长在血液循环中的停留时间, 延长了显像时间, 也降低了对肾脏的毒性, 同时由于纳米金易进行表面修饰特性, 加上特异性靶向抗体或基因, 完全可以实现靶向病灶组织的效果. Wang等人就采用乙酰化的纳米金微粒成功地实现了对肺癌细胞的CT靶向成像, 而Kim等人则将针对前列腺特异性膜抗原(prostate-specific membrane antigen, PSMA)的RNA适配子与纳米金微粒链接形成靶向探针,成功实现了前列腺癌细胞的靶向CT成像. 在MRI成像方面, 基于纳米金微粒的新型对比剂研究进展很快. 以纳米金Gd螯合物为代表的一系列高效的新型对比剂被开发出来, 纳米金作为Gd螯合物的上样载体来增强MRI成像效果已被用于临床诊断.
此外, 由纳米金壳包裹的磁性纳米微粒(Fe3O4@AuNPs,Co@AuNPs等)因为其既可以利用纳米金壳的光学特性和靶向修饰能力, 又可以利用磁性纳米微粒的强磁性来加强MRI信号的优势也得到了广泛的关注.