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Journal of China Pharmaceutical University2022，53（1）：99-104学报金纳米片在肿瘤治疗和诊断中的应用刘美辰，梁爽，刘永军*，张娜**（山东大学药学院，天然产物化学生物学教育部重点实验室，济南250012）摘要金纳米片是一类具有纳米厚度的新型二维纳米金属材料，因其优良的特性而备受关注，近年来被广泛应用于肿瘤治疗和诊断领域。
根据金纳米片的特点及制备方法，本文重点归纳了近年来金纳米片在肿瘤治疗和诊断中的应用，以期为金纳米片在肿瘤研究和应用提供参考和思路。
关键词金纳米片；肿瘤治疗；肿瘤诊断；药物递送中图分类号R318；R944文献标志码A文章编号1000-5048（2022）01-0099-06doi：10.11665/j.issn.1000-5048.20220115引用本文刘美辰，梁爽，刘永军，等.金纳米片在肿瘤治疗和诊断中的应用［J］.中国药科大学学报，2022，53（1）：99–104.Cite this article as：LIU Meichen，LIANG Shuang，LIU Yongjun，et al.Application of Au nanoplates in tumor therapy and diagnosis［J］.J China Pharm Univ，2022，53（1）：99–104.Application of Au nanoplates in tumor therapy and diagnosisLIU Meichen,LIANG Shuang,LIU Yongjun*,ZHANG Na**Key Laboratory of Chemical Biology(Ministry of Education),School of Pharmaceutical Sciences,Shandong University,Ji′nan 250012,ChinaAbstract Au nanoplates(Au NPLs),a kind of novel two-dimensional metal materials with nanometer scale thickness,have attracted much attention due to their excellent properties;and have been widely used in the fields of tumor diagnosis and treatment in recent years.This article introduces the characteristics and preparation meth⁃ods of Au nanoplates and summarizes their application in tumor diagnosis and treatment in recent years,in order to provide reference and ideas for the research and application of Au nanoplates in tumor.Key words Au nanoplates;tumor therapy;tumor diagnosis;drug deliveryThis study was supported by the National Natural Science Foundation of China(No.81773652)and the Young Scholar Program of Shandong University(YSPSDU,2017WLJH40)恶性肿瘤是全球性的健康问题，2020年诊断为肿瘤的患者数达1930万人，1000万人死于恶性肿瘤，其发病率仅次于心脑血管疾病。
纳米金在肿瘤诊疗中的应用：学号：专业：摘要：纳米金由于具有独特的物理、化学性能受到学术界的高度关注，并广泛地应用于催化、光电、生物医药等领域。
本文主要介绍了纳米金粒子在肿瘤诊断学领域中的应用及研究进展关键词：纳米金粒子；肿瘤；诊疗剂；细胞毒性引言近年来，纳米材料和纳米技术越来越多地进入到临床应用阶段。
这些纳米颗粒通常指的是数十纳米至数百纳米大小的量级金纳米颗粒具有非常独特的物理、化学性质，主要表现在以下3个方面：(1)金纳米相对安全，易于制备，稳定性非常好；(2)具有纳米颗粒所特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电效应等；(3)具有独特的电学效应、光学效应、磁学效应、催化效应和生物亲和效应。
[1]因此，金纳米颗粒得以在生物医学中有广泛的应用[2]。
在肿瘤的治疗中，金纳米颗粒相对于传统药物具有更好的穿透能力，在治疗和诊断中应用的风险相对于传统药物更低。
[3-4]纳米颗粒的功能化是目前的研究热点，多功能的金纳米颗粒正被开发用于肿瘤诊断和治疗中。
本文总结了近几年纳米金在肿瘤诊断中的应用研究情况，并进行了简单的评述。
1、纳米金概述1.1金纳米粒子的形状与性质。
金纳米粒子因其不同的形状和大小表现出独特的物理和化学性质。
第一，金核基本上是惰性的和无毒的。
第二，金纳米的合成相对容易，且直径围可控，常为1～150 nm。
第三，不同性质、尺寸的金纳米可以控制药物在不同部位的释放，成为良好的药物载体。
目前已经开发出各种形状的金纳米颗粒以应对不同的治疗需求。
金纳米球(AuNPs)是由氯金酸还原产生的金纳米颗粒，直径围在1到大于100 nm，主要用于成像和放射增敏。
金纳米壳(AuNSs)是球形结构，其结构包括二氧化硅的核心和薄层金外壳，直径围在50—150 nm。
AuNSs可以通过改变核心直径和壳壁厚度来调整其光学性质。
金纳米棒(AuNRs)通常是利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为稳定剂，通过氯金酸在金种子上反应合成[5]。
纳米材料在医学成像与治疗中的应用研究随着科技的不断进步和发展，纳米材料作为一种具有独特性质的材料，逐渐成为医学领域中的研究热点。
纳米材料在医学成像和治疗中的应用已经取得了显著的进展，并显示出巨大的潜力。
本文将重点探讨纳米材料在医学成像和治疗中的应用研究。
一、纳米材料在医学成像中的应用研究医学成像是一项重要的临床技术，在疾病诊断和治疗中发挥着关键的作用。
纳米材料具有较小的尺寸和特定的物理化学性质，使其在医学成像中具有独特的优势。
1. 磁共振成像（MRI）中的纳米材料应用纳米材料在MRI中具有良好的应用前景。
通过将纳米材料作为MRI对比剂，可以提高图像的对比度和分辨率。
例如，纳米粒子作为MRI对比剂，可以在磁场中产生明显的信号，从而更好地显示被检测物体的形态和结构。
2. 荧光成像中的纳米材料应用纳米材料的荧光性能使其在荧光成像中具有广泛的应用潜力。
例如，通过将纳米材料与荧光染料结合，可以实现对细胞和组织的高灵敏度、高特异性的检测和成像。
3. CT扫描中的纳米材料应用纳米材料在CT扫描中的应用主要体现在增强剂方面。
纳米材料具有较高的X射线吸收能力，可以提供更明显的对比效果，从而改善CT图像的质量。
二、纳米材料在医学治疗中的应用研究除了在医学成像方面的应用，纳米材料在医学治疗中也发挥着重要的作用。
利用纳米材料的特殊性质，可以实现精确的靶向治疗和药物释放，提高治疗效果并减少副作用。
1. 纳米药物传输系统纳米材料可以作为药物传输平台，将药物通过纳米颗粒的载体实现靶向输送。
这种系统可以提高药物传输的效率，使药物更好地作用于靶位，从而减少对正常组织的损伤。
2. 纳米材料在光热治疗中的应用纳米材料在光热治疗中被广泛应用。
通过将纳米材料注入患者体内，利用纳米材料对光的敏感性，在外界光的刺激下，产生局部升温效应，从而破坏肿瘤组织并实现治疗效果。
3. 纳米材料在基因治疗中的应用纳米材料可以作为长链RNA或DNA的载体，用于基因治疗。
黄金纳米颗粒在医学影像诊断中的应用金纳米颗粒在医学影像诊断中的应用医疗科技的发展对医学影像诊断带来了前所未有的发展机遇。
新一代的技术不仅能够精准地诊断疾病，还能让医生们更加准确地了解病变的位置和特性，从而更好地选择治疗方案。
而黄金纳米颗粒作为一种新兴的医学影像诊断材料，未来将会有广泛的应用前景。
即使是一些常见的疾病，如癌症，传统的医学影像技术仍然很难确定病变的位置和大小。
而黄金纳米颗粒的出现，则使得医学影像技术的精度大大提高。
黄金纳米颗粒是一种完全安全、非毒性、易操作的材料，并且拥有独特的电子和光学特性，可以把它们和化学物质、药物、蛋白质等分子绑定在一起。
研究表明，黄金纳米颗粒可以在医学影像中实现高对比度的成像。
此外，它们还可以在体内针对靶向溶液核素进行特异性的诱导增强效应，这可以帮助医生们更好地定位和分析病变的位置和性质。
黄金纳米颗粒对医学影像技术的提升，主要是基于以下三个方面的优势:1. 高对比度黄金纳米颗粒在吸收X射线时会产生极高的对比度，这可以促进医生们更好地诊断疾病并找到病变的位置。
此外，它们可以与其他化学物质、药物、蛋白质等分子绑定在一起，从而增加对比度并使得诊断更加精确。
2. 长时间的循环半衰期由于黄金纳米颗粒在体内的稳定性很高，循环半衰期长，因此可以满足医生们长时间研究病变区域所需的影像时间，从而更好地观察病变的性质。
3. 靶向性选择的辅助作用黄金纳米颗粒还可以和各种生物分子绑定，从而靶向性地选择要诊断的病变并提高对比度。
医生们可以将黄金纳米颗粒标记在肿瘤细胞的表面，以帮助医生们更好地观察肿瘤病变的位置和大小，以及肿瘤细胞的代谢活性。
总的来说，黄金纳米颗粒在医学影像诊断中的应用前景非常广阔，可以提供更加精确的病变位置、尺寸和化学特性信息。
随着纳米技术在医疗诊断领域中的不断成熟，医学影像技术将会得到更为精细的发展。
金纳米粒子在生物成像中的应用研究金纳米粒子在生物成像中的应用一直备受关注，其独特的物理和化学性质使其成为一种理想的生物成像试剂。
金纳米粒子具有良好的生物相容性、稳定性和高比表面积，使其可以与生物分子高效结合，用于生物标记、生物传感和生物成像等领域。
本文将就金纳米粒子在生物成像中的应用研究进行探讨。
一、金纳米粒子的特性和优势金纳米粒子是一种直径在1到100纳米之间的金属颗粒，具有独特的物理、化学和生物学性质。
首先，金纳米粒子具有可调控的光学性质，其表面等离子共振效应使其对特定波长的光具有很强的吸收和散射能力。
其次，金纳米粒子表面容易修饰功能化，可以通过化学手段将其与生物分子特异结合，实现对生物标记物的灵敏检测。
此外，金纳米粒子还具有较高的比表面积和生物相容性，使其在生物样品中具有良好的渗透性和稳定性。
二、金纳米粒子在生物标记和生物传感中的应用金纳米粒子在生物成像中的应用主要体现在其在生物标记和生物传感领域的作用。
通过合适的表面修饰，金纳米粒子可以与生物分子高效结合，实现对细胞、分子和生物组织的定位和成像。
例如，在癌症诊断中，可以利用功能化金纳米粒子标记癌细胞表面的特异蛋白，通过光学成像等手段实现对癌症的早期诊断和定位。
此外，金纳米粒子还可用于生物分子的传感检测。
通过将金纳米粒子与特定的生物传感分子结合，可以实现对生物分子浓度、分布和变化的实时检测。
这种基于金纳米粒子的生物传感技术在生物学研究、临床医学和环境监测等领域具有广泛的应用前景。
三、金纳米粒子在生物光学成像中的应用金纳米粒子在生物光学成像中的应用是其备受关注的一个领域。
由于其光学性质的调控和生物相容性，金纳米粒子在各种生物成像技术中具有广泛的应用前景。
例如，在荧光成像中，通过功能化的金纳米粒子可以实现对生物分子和细胞结构的高灵敏成像，为生物学研究提供了新的视觉工具。
另外，金纳米粒子还可以作为光热治疗的促进剂，在肿瘤治疗中具有潜在的应用价值。
纳米金材料在肿瘤诊治领域中的应用研究进展杨屹立;马建勋;李小飞;司牟博;马海忠【期刊名称】《中国肿瘤外科杂志》【年(卷),期】2024(16)2【摘要】在肿瘤的预防与控制方面,实施“三早”策略——即早期发现、早期诊断、早期治疗——被认为是实现一级预防效果的最有效途径。
尽管如此,当前肿瘤早期诊断的技术和能力仍然遭遇着重大挑战。
另一方面,传统的抗肿瘤药物由于其高毒性和缺乏针对特定组织的特异性,导致在实际治疗中的应用受到了显著限制。
纳米金材料因其独特的优势而脱颖而出,包括表面易于改性、出色的生物相容性、小尺寸带来的特殊效应、光学性质以及量子效应等,使其在肿瘤细胞的诊断和治疗方面显示出巨大的应用潜力。
近年来,纳米金在肿瘤的临床诊断和治疗领域受到了广泛的关注和研究,并已取得了令人鼓舞的进展。
该文旨在对纳米金材料在肿瘤诊治领域中的最新研究进展进行全面的综述,以期为肿瘤患者提供更加有效和个性化的诊疗方案,推动其在临床实践中的广泛应用。
【总页数】8页(P201-208)【作者】杨屹立;马建勋;李小飞;司牟博;马海忠【作者单位】甘肃省人民医院普外科;兰州大学基础医学院【正文语种】中文【中图分类】R73【相关文献】1.一维金纳米材料的研究进展:Ⅰ.金纳米棒(丝)的光学性质和潜在应用2.一维金纳米材料的研究进展:Ⅱ.金纳米棒(丝)和金纳米粒子/碳纳米管复合材料的合成和组装3.金纳米花材料在肿瘤诊疗领域应用的研究进展4.纳米金材料在肿瘤诊治研究中的相关进展5.金纳米星的光学性质在肿瘤诊治应用的研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于金纳米颗粒使用电化学催化原理快速识别和定性检测瘤细胞Alfredo de la Escosura-Muniz Christian Sa nchez-Espinel Bele n Dıaz-FreitasAfrica Gonzalez-Fernandez Marisa Maltez-da Costa and Arben Merkoci纳米生物电化学催化组纳米科学协会CIN2 (ICN-CSIC)这是一个高要求简单，快速，高效，为细胞检测用户友好的替代方法一般来说，特别是，为癌症细胞的检测。
一个细胞的生物传感器能检测将是所有理想装置等应用。
纳米粒子成功融入细胞的检测实验，可能允许这种新型的细胞级开发传感器。
事实上，它们的应用潜力在未来的诊断以及其他领域。
作为一种新型生物传感器的例子，我们在这里报告一个电化学装置的肿瘤细胞特异性鉴定，该定量的（AuNPs）金粒子电诱导转移的平台和传感器。
肿瘤细胞的增殖粘附的实现，电诱导转移探测器，其中包括一个大规模生产的荧光碳电极（SPCE）。
在现场鉴定肿瘤细胞的定量检测与实现，装置限量每700ul 4000个细胞。
这个细胞感应装置实验的创造性和选择性是基于细胞表面蛋白的特异性抗体结与纳米颗粒。
最后的检测只需要几分钟，利用催化性能的优势，纳米金颗粒的演变。
装置的检测方法不需要化学剂AuNPs的使用，对现有的纳米金球检测实验，它允许该系统比其他昂贵和复杂的使用方法肿瘤细胞的检测小型化和便宜得多。
我们设想，这个装置能运作，作为免疫或DNA的简单方法的传感器。
此外，它可以被使用，蛋白质分子或DNA检测股，甚至对缺乏经验工作人员也很方便、生物传感器的开发和应用是一个行业领先的国家的最先进的纳米科学和纳米技术。
生物传感器是根据商业发展的许多应用，包括病原体的检测，测量临床参数、监测环境污染物及其它工业应用。
最有效的生物传感器的方式提供给潜在客户，尤其是对开支有限的人，可能会修改技术。
基于金纳米结构材料的肿瘤诊疗一体化研究进展寇玉;王静;陈春英【摘要】由于表面等离子体共振效应，金纳米材料显示出独特的尺寸和形状依赖的光学和光热性质，在肿瘤诊断成像、光热治疗、药物输运方面具有广阔的应用前景。
利用金纳米材料本身的光学性质，可进行暗场成像和光学相干断层扫描及双光子成像等。
金纳米材料还可以作为载体，载带各种荧光分子和药物，实现成像、化疗、光动力治疗等多种功能。
通过近红外激光激发，金纳米材料的光子-电子和电子-电子之间相互作用产生热量，可以用于肿瘤的光热治疗、促进药物的释放以及光声造影。
基于金纳米材料的热疗和化疗联用也被证明有助于提高肿瘤的治疗效果。
可见，金纳米材料能将多种功能整合到一个体系中，实现肿瘤诊疗的一体化，为发展按需给药和个性化药物提供了新思路。
本文介绍了几种典型的金纳米颗粒，包括金纳米壳、金纳米棒、中空金纳米球、金纳米笼和金纳米星，用于肿瘤诊疗一体化方面的研究进展，并讨论了存在的主要问题。
%Gold nanostructures with unique optical and photo-thermal properties based on their size and shape have wide applica-tion potential in tumor diagnosis, imaging,photo-thermal therapy, and drug delivery because of surface plasmon resonance. The optical properties of gold nanomaterials allow its use for dark field imaging, optical coherence tomography, and two-photon imaging. Gold nanomaterials can also be used as carriers for a variety of fluorescent molecules and drugs, achieving multifunctional imaging, chemo-therapy, photodynamic therapy, and so on. Photon-electron and electron-electron interactions of gold nanomaterials, which are excited by near-infrared laser, will generate heat that can be used for tumorphotothermal therapy. This phenomenon promotes drug release, and photoacoustic imaging. The combined application of hyperthermia and chemotherapy based on gold nanoparticles is effective in opti-mizing the efficacy of cancer treatments. Therefore, gold nanoparticles can integrate multiple functions into one single system and real-ize the integration of tumor diagnosis and therapy, which provide new insights for the on-demand therapy and personalized medicine de-velopment. This study reviews the recent progress of several gold nanoparticles in the integrated applications for tumor theranostics, in-cluding gold nanoshells, gold nanorods, hollow gold nanospheres, gold nanocages, and gold nanostars. The major strategies of gold nanomaterials in biomedical applications are also discussed.【期刊名称】《中国肿瘤临床》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P51-55)【关键词】金纳米材料;肿瘤诊疗;一体化【作者】寇玉;王静;陈春英【作者单位】青岛大学，化学化工与环境学院山东省青岛市266000; 国家纳米科学中心，中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室;国家纳米科学中心，中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室;国家纳米科学中心，中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室【正文语种】中文癌症是危害人类健康的重大疾病。
金纳米材料是一种具有微观尺度的金属纳米颗粒，其尺寸通常在1到100纳米之间。
这种材料由于其独特的物理和化学性质，在许多领域具有广泛的应用价值。
下面将详细介绍金纳米材料在各个领域的应用。
生物医学应用：金纳米材料在生物医学领域具有广泛的应用，例如用作药物载体。
由于其较大的比表面积和优异的生物相容性，金纳米材料可以有效地将药物载送到靶细胞内，从而提高药物的疗效并减少副作用。
此外，金纳米材料还可用于生物标记和生物成像，例如在癌症治疗中，通过将金纳米材料与抗癌药物结合，可以实现对肿瘤的精准治疗，同时通过生物成像技术可以实时监测治疗效果。
光电子器件应用：金纳米材料在光电子器件中的应用也备受关注。
由于金纳米材料具有表面等离子共振效应，可以有效地增强光学信号，因此被广泛应用于传感器、光学滤波器和太阳能电池等领域。
此外，金纳米材料还可以用于制备纳米光学器件，例如纳米透镜、纳米光栅等，这些器件在纳米尺度下具有优异的光学性能，可以用于微纳光学系统和光子集成电路。
催化剂应用：金纳米材料在催化领域也有着重要的应用。
由于其较大的比表面积和优异的催化性能，金纳米材料可以作为高效的催化剂用于化学反应中。
例如，在有机合成反应中，金纳米材料可以作为氧化、还原和羰基化反应的催化剂，具有高效、选择性和可重复使用的特点。
此外，金纳米材料还可以用于制备新型的催化剂载体，例如将金纳米材料负载在多孔材料上，可以进一步提高催化剂的性能。
纳米生物传感器应用：金纳米材料还可以用于制备纳米生物传感器，用于检测生物分子和细胞。
由于金纳米材料具有优异的电化学性能和生物相容性，可以实现对生物分子的高灵敏、高选择性检测。
例如，通过将金纳米材料与生物分子识别元素结合，可以制备出高灵敏的生物传感器，用于检测蛋白质、DNA、细胞等生物标志物，具有重要的生物医学应用前景。
环境治理应用：金纳米材料在环境治理领域也有着潜在的应用价值。
例如，金纳米材料可以作为吸附剂用于水处理和大气污染治理，通过其优异的吸附性能和催化性能可以有效地去除水中的重金属离子和有机污染物，净化环境。
基于金纳米材料的肿瘤成像1 金纳米材料在肿瘤成像中的应用1.1 光声成像光声成像（photoacoustic imaging, PAI）是一种基于光声效应的医学成像方法，结合了光学成像的高对比度和超声成像的高空间分辨率。
当非电离脉冲激光照射生物组织时，组织吸收光能而产生超声波，由超声换能器接收和处理后，产生图像。
由于PA信号主要与组织的光吸收性质相关，利用光吸收强的造影剂增加组织对比度，提高信噪比（signal-to-noiseratio, SNR），改善成像质量。
2004年Copland等首次将金纳米颗粒用于PA成像。
该研究表明，偶联赫赛河单抗的金纳米颗粒能够选择性帮向人表皮生长因子受体-2（Human Epidermal Growth Factor Receptor-2, HER-2）高表达的人乳腺癌细胞系SK-BR-3，并显著增强细胞的PA信号。
然而，本实验中所应用的金纳米颗粒直径约40 nm，LSPR峰位于532 nm处，与血液的吸收波长相近，且成像的组织穿透能力有限，严重影响了其成像效果，限制了其体内应用和临床转化。
因此，构建在LSPR峰位于近红外区域，光吸收强金纳米材料，改善PA成像性能，仍显得十分重要。
如上文所述，通过金纳米棒的纵横比，可将其LSPR峰调节在近红外区域。
同时，金纳米棒的吸收截面和散射截面也与其尺寸和纵横比有关。
尺寸越小，纵横比越高的金纳米棒，对光的吸收更高而散射更小。
综合考虑这些因素，一些研究认为，纵横比在3-4之间的金纳米棒最适合用于PA成像。
金纳米壳由于散射多于吸收，且吸收光谱更宽，其PA成像的效果较金纳米棒略差。
在LSPR峰相同时，金纳米笼的吸收截面比金纳米棒更大，因此，理论上其PA成像效果更好。
由于等离子体賴合作用，金纳米囊泡在近红外区有强烈的吸收，也是良好的PA增强剂。
此外，将金納米材料与其他材料相结合，也可増强其PA成像能为。
由于碳纳米材料具有强烈的近红外光吸收和优秀的导电性，将氧化石墨烯纳米片（grapheme oxde nanosheets, GONs）包裹在金纳米材料表面，能够有效地増强材料的LSPR效应。
有研究表明与单纯的氧化石墨烯或金纳米棒、金纳米囊泡相比，包裹了氧化石墨烯的金纳米棒和金纳米囊泡表现出更强的PA效应。
在金纳米材料表面偶联肿瘤祀向分子，能够增加肿瘤对材料的特异性摄取，实现肿瘤帮向性成像，改善PA成像效果。
除了单一肿瘤的成像外，在LSPR吸收峰不同的金纳米材料表面连接不同的觀向分子，能够实现多种肿瘤的同时成像。
由于新生血管在肿瘤的发展和转移过程中发挥着重要作用，肿瘤新生血管的成像对于肿瘤治疗也很有价值。
与正常组织中的血管不同，肿瘤新生血管往往高表达整合素αvβ3，而序列为精氨酸－甘氨酸－天冬氨酸的RGD多肽（Arg-Gly-Asp, RGD）能够特异性结合整合素αvβ3。
Zhang等的研究表明，表面偶联环装RGD多肋的金纳米棒能够特异性靶向肿瘤新生血管系统，实现肿瘤新生血管的PA 成像。
1.2 光学相干断层成像光学相干断层成像（optical coherence tomography, OCT）是一种基于光的低相干干涉的医学成像方式。
利用Michelson干涉仪，接收组织对入射光波光的反射和散射，经计算机处理后，形成组织的断层扫描图像。
利用近红外区域的光波，OCT的组织检测深度可达10-15μm。
其信号对比度来自组织间光散射的差异，理论上，具有更大散射截面的金纳米材料能够提供更高的对比。
因此，中空结构的金纳米笼，金纳米囊泡及金纳米壳等更适合作为OCT对比剂。
体外实验表明，相比于传统染料，金纳米囊泡的吸收截面增加约５个数量级，对组织的OCT信号増强程度也明显提高。
金纳米壳的散射截面是其几何截面的数倍，West 等的研究表明，小鼠静脉注射PEG包裹的金纳米壳20小时后，相较于注射PBS组，小鼠正常组织OCT信号未见明显改变，而肿瘤部位的OCT信号明显提高，且肿瘤边界更加清晰。
OCT成像的局限性在于，由于取决于光信号的干扰过程，其成像深度有限，高度依赖于光对组织的穿透能力和组织类型，因此目前临床上仅在眼科领域有所应用。
1.3 Ｘ线计算机体层成像Ｘ线计算机体层成像（X-ray computed tomography, X-ray CT）是临床应用最广泛的成像方法之一。
由于不同组织对Ｘ线的衰减不同，探测器接收穿过生物体各个层面、方向的剩余Ｘ线后，经过计算机处理，得到CT图像。
组织对Ｘ线的衰减取决于组织中的电子密度，通过注射电子密度高的CT造影剂，能够增加正常组织和病变组织之间的对比度，能够更好的显示病变，如肿瘤等。
目前临床应用最为广泛的造影剂是碘化合物，但这些造影剂在肿瘤成像中的应用仍然存在许多不足，如肾脏毒性强，半衰期短，缺乏肿瘤靶向性等。
由于金元素原子序数（Z）高，能够提供比大多数元素都高的电子密度，大大增加Ｘ线的衰减，在CT成像中具有良好的应用前景。
在临床所使用的X线剂量下，金纳米材料所提供的Ｘ线质量衰减系数是硕化合物的2.7倍。
与传统的碘化合物相比，由于EPR效应的存在，金纳米材料能够更多地富集在肿瘤部位。
金纳米材料具有更低的肾脏清除率和更长的半衰期，能够提供更长的成像时间，在需要多次成像的情况下，不需要重复注射。
2004年，Smilowitz 等首先利用大小约1.9 nmＬ的金纳米簇进行了CT成像，注射金纳米簇后，CT下能够清晰地显示出直径小于100μm的血管。
同时，金纳米簇能够显著提高肿瘤的Ｘ线吸收，注射金纳米簇15 min后，肿瘤与肌肉的CT值之比为3.4，而24h后，比值为9.6。
尽管金纳米材料的尺寸、形状和表面性质不影响其X线质量吸收系数，但能够通过影响其细胞摄取量等性质来影响其CT成像效果。
Sun等的研究表明，与直径为20 nm、40 nm和60 nm的球形金纳米颗粒相比，直径为4 nm的金納米颗粒能够提供更强的X线衰减，这可能是由于体积更小的金纳米颗粒具有更高的比表面积和细胞摄取有关。
对于金纳米棒而言，纵横比越小，越容易为细胞摄取，而产生更好的CT増强作用。
有研巧表明，在金纳米星表面修饰带有氨基官能团的PEG，或偶联低PH插入肽（pH(low)insertion peptides, pHLIPs）能够显著増加细胞对金纳米星的摄取，达到优异的CT增强效果。
此外，偶联RGD多化的金纳米星，还可实现整合素αvβ3过表达肿瘤的祀向性CT成像。
然而，由于CT成像的灵敏度较低，需要使用较高剂量的金纳米材料才能够达到满意的成像效果，因此，将金纳米材料与其他具有成像功能的材料或化合物相结合，实现多模态成像，逐渐成为目前的研究焦点，这些多模态成像将在下面的章节中进行更为详细的讨论。
图3.3.4 相比于碘类对比试剂(eXIA 160)，肝素修饰的金纳米颗粒(HEPA-AuNPs)对肝脏具有更好的CT成像效果在传统的CT成像中经常会用到碘类对比试剂。
然而，碘类对比试剂在临床使用中表现出很多缺点，例如对X射线的吸收系数较低，在肝脏中摄入量低，经肾脏排除的速度快。
相比于碘类对比试剂，金纳米颗粒具有较高的X射线吸收系数，而且通过适当的表面修饰，金纳米颗粒在血液中可以维持较长的寿命。
因此金纳米颗粒可以用于肿瘤CT成像。
Sun等人发现，与碘类对比试剂相比，表面修饰肝素的金纳米颗粒对肝脏部位的CT成像更好(图3.3.4)。
Popovtzer等人在金纳米颗粒表面修饰上靶向头颈癌的抗体，在细胞水平上证明了这种金纳米颗粒具有较强的X射线吸收能力，是一种潜在的头颈癌x射线成像的对比试剂。
除了单纯发挥CT成像功能外，金纳米颗粒还可以搭载具有治疗功能的分子，发挥治疗功能。
例如，搭载阿霉素和靶向分子的金纳米颗粒可以靶向前列腺癌，兼具成像和治疗功能。
1.4 正电子发射型计算机断层成像正电子发射型计算机断层成像（positron emission tomography, PET）也是一种临床常用的成像方法。
向生物体注射正电子放射性核素标记的化合物后，利用探测器在体外测量放射性核素的空间分布和时间特性，经计算机分析后得到三维图像。
由于PET成像比CT、MR等成像方式具有更高的灵敏度，且能够显示放射性核素的时间分布特性，因此它在分子影像的应用更为广泛，尤其是分子水平上的细胞功能和生物过程可视化，甚至能够在疾病造成形态学改变之前进行早期诊断和发现亚临床病变。
目前，PET已是用于评价金纳米材料和一些其他药物的生物分布及药代动力学的标准工具。
普通的金纳米材料并不具有放射性，因此，用于PET成像的金纳米材料需要引入放射性官能团。
经典的方法是将放射性核素以螯合或共价键的方法连接到金纳米材料表面。
常用的螯合剂包括1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸（1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid, DOTA），三乙烯四胺（triethylenetetramine, TETA）和1,4,7-三氮杂环壬三乙酸（1,4,7-triazacyclononanetriacetic acid, NOTA）等。
例如，将放射性核素64Cu与NOTA 整合后共价偶联到金纳米棒表面，能够进行肿瘤的PET成像，并追踪金纳米棒的体内分布。
然而，通过螯合连接放射性核素的方法存在许多问题。
一方面，放射性螯合物的附着会影响金纳米材料的表面性质，并与其他修饰、靶向或治疗性分子竞争材料表面的结合位点。
另一方面，在体内高蛋白浓度的环境中，放射性核素易与螯合剂解离而脱落，使得放射性信号的分布于金纳米材料的分布产生差异，并可能引起毒性反应。
为了避免这些问题，研究者开始尝试将放射性核素直接整合到金纳米材料中。
Andresen等在利用＂种子生长法＂合成金纳米颗粒的过程中，向金种子溶液中同时加入四氯金酸（HAuCl4）和放射性氯化铜（［64Cu］CuCl2），得到了嵌有64Cu的金纳米颗粒（64Cu-Au nanoparticles, 64Cu-AuNPs）。
与单纯吸附了64Cu的金纳米颗粒相比，64Cu-AuNPs的稳定性显著提高，在乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA）溶液中孵育2天后仅有5%的64Cu解离，而在50%血清溶液中脾育2天后无64Cu解离。
同时，这种将64Cu嵌入金纳米颗粒的方法并不影响材料进行进一步的表面修饰，包裹SH-PEG5000后，64Cu-AuNPs在小鼠体内表现出良好的稳定性和较长的血液循环时间（半衰期约9小时），并能够在小鼠的皮下种植瘤中富集（3.9% ID g-1 ,ID g-1指每克组织中放射性核素的含量占总、注射量的百分数），从而达到优秀的PET 成像效果。
