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1、国 际 放 射 医 学 核 医 学 杂 志 2 0 1 0 年 1 1 月 第 3 4 卷 第 6 期 In t J R ad iat M ed Nu cl M ed , N ovem b er 2 0 1 0 , Vo l.3 4 , No .6D O I ： 1 0 . 3 7 6 0 / c m a . j . i s s n . 1 6 7 3 - 4 1 1 4 . 2 0 1 0 . 0 6 . 0 0 2基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 3 0 7 0 0 1 7 8 ） ； 天 津 市 自 然 科 学 基金 （ 0 9 J C Y B J C 1 3 4
2、0 0 ）作 者 单 位 ： 3 0 0 1 9 2 天 津 ， 中 国 医 学 科 学 院 放 射 医 学 研 究 所 实 验核 医 学 室 ， 天 津 市 分 子 核 医 学 重 点 实 验 室通 信 作 者 ： 刘 鉴 峰 （ E 鄄 m a i l： l e w i s 7 8 1 6 3 . c o m ）纳 米 材 料 在 核 医 学 中 的 应 用刘 金 剑 刘 鉴 峰【 摘 要 】 近 年 来 随 着 纳 米 技 术 和 纳 米 材 料 在 医 学 应 用 中 的 迅 速 发 展 ， 尤 其 是 在 药 物 靶 向 传 递 和转 基 因 载 体 等 方 面 的 不 断 深 入
3、研 究 ， 纳 米 材 料 也 逐 渐 开 始 在 核 医 学 中 应 用 。 该 文 综 述 了 目 前 几 类 纳米 材 料 在 核 医 学 中 的 最 新 研 究 进 展 ， 并 且 讨 论 了 其 中 存 在 的 一 些 问 题 和 今 后 发 展 的 主 要 方 向 。【 关 键 词 】 纳 米 医 学 ； 放 射 性 核 素 显 像T h e a p p l i c a ti o n s o f n a n o m a te r i a l s i n n u c l e a r m e d i c i n eL IU J i n 鄄 j i a n ， J IU J i a n
4、鄄 f e n g .( T i a n j i n K e y L a b or a t or y of M ol e c u l a r N u c l e a r M e d i c i n e , I n s t i t u t e of R a d i a t i on M e d i c i n e , C h i n e s e A c a d e m y ofM e d i c a l S c i e n c e s a n d P e k i n g U n i on M e d i c a l C ol l e g e , T i a n j i n 3 0 0 1 9 2
5、 , C h i n a )【 A b st ra ct 】 O ver t h e l a s t d eca d e, n an o t ech n ol ogy an d n a n om at er i al s h a ve ga i n ed r ap i d d e vel op m en t i nm ed i c al ap p l i ca t i on , esp eci a l l y i n t ar get ed d r u g d el i ver y a n d ge n e t r an s f e r vec t or d om ai n , a n d n
6、 a n o 鄄 m at er i al sa r e al s o b e gi n n i n g t o ap p l i ed i n n u c l ear m ed i c i n e. T h i s p ap er i s t o m ak e a vi ew of t h e ap p l i cat i on r e s ear ch ofsever a l t yp es of n an o m at er i al s i n n u cl ear m ed i ci n e, an d d i s cu s s e s o m e p r ob l em s an
7、d t h e m ai n d i r ect i on off u t u r e d e vel op m en t .【 K ey w o r d s】 N an om ed i c i n e; R ad i on u c l i d e i m a gi n g核 医 学 是 核 技 术 与 医 学 相 结 合 的 学 科 ， 其 中 最主 要 的 内 容 就 是 核 素 诊 断 和 核 素 治 疗 。 近 年 来 ， 纳米 科 学 的 快 速 发 展 和 纳 米 技 术 的 应 用 正 在 改 变 着 现代 医 学 诊 断 和 治 疗 的 基 础 。 由 于 纳 米 材 料 的
8、特 殊 结构 物 质 的 颗 粒 尺 寸 约 1 0 0 n m ， 它 的 比 表 面 积 很大 ， 晶 界 处 的 原 子 数 比 率 高 达 1 5 5 0 ， 使 之 产 生 4大 效 应 ， 即 小 尺 寸 效 应 、 量 子 效 应 （ 含 宏 观 量 子 隧道 效 应 ） 、 表 面 效 应 和 界 面 效 应 ， 从 而 具 有 传 统 材料 所 不 具 备 的 物 理 、 化 学 性 能 ， 这 些 效 应 已 经 在 纳米 人 工 器 官 、 药 物 和 转 基 因 纳 米 载 体 、 药 物 控 释 等方 面 表 现 出 良 好 的 效 果 。 纳 米 材 料 应 用 于
9、 核 医 学 是通 过 双 功 能 螯 合 剂 或 物 理 包 埋 的 方 法 将 同 位 素 与 纳米 材 料 连 接 ， 再 将 病 变 组 织 特 异 结 合 的 靶 向 分 子 连接 到 纳 米 材 料 上 ， 目 前 主 要 用 于 肿 瘤 的 显 像 诊 断 和放 射 性 治 疗 方 面 。1 应 用 于 核 医 学 中 的 纳 米 材 料 的 分 类根 据 纳 米 材 料 的 形 状 和 组 成 成 分 的 不 同 ， 目 前在 核 医 学 中 应 用 的 纳 米 材 料 主 要 有 纳 米 颗 粒 、 树 状大 分 子 、 脂 质 体 、 水 溶 性 聚 合 物 和 胶 束 等
10、1 - 2 。 其 中 ，纳 米 颗 粒 包 括 聚 合 纳 米 颗 粒 和 无 机 纳 米 粒 ， 聚 合 纳米 粒 是 通 过 小 的 高 分 子 材 料 聚 合 而 成 ， 如 聚 氰 基 丙烯 酸 异 丁 酯 、 聚 乳 酸 等 ， 无 机 纳 米 粒 则 是 具 有 纳 米级 尺 寸 的 无 机 颗 粒 ， 如 F e4O3颗 粒 、 氧 化 铜 颗 粒 ；树 状 大 分 子 是 1 9 8 5 年 开 发 出 的 一 类 形 状 、 大 小 完 全可 控 的 单 扩 散 性 的 纳 米 高 分 子 ， 聚 酰 胺 鄄胺 是 最 经 典的 一 类 树 状 高 分 子 ， 目 前 在
11、基 因 转 染 和 药 物 靶 向 载体 方 面 成 为 研 究 的 热 点3 ； 脂 质 体 是 磷 脂 分 子 在 水相 中 形 成 的 单 层 或 双 层 的 脂 分 子 球 体 ， 被 广 泛 应 用于 脂 溶 性 药 物 的 转 运 ； 水 溶 性 聚 合 物 是 一 类 具 有 水溶 性 的 大 分 子 聚 合 而 成 的 聚 合 物 ， 主 要 有 聚 乙 二 醇 、水 解 聚 马 来 酸 酐 等 ； 胶 束 是 由 亲 水 和 疏 水 的 两 性 大分 子 依 靠 凝 聚 力 结 合 而 成 的 聚 合 体 ， 疏 水 端 聚 集 形成 核 ， 亲 水 区 形 成 外 部 冠
12、状 物 。2 用 于 诊 断 和 治 疗 的 核 素核 素 主 要 有 3 种 渠 道 获 得 ： 加 速 器 、 反 应 堆 和发 生 器 。 用 于 核 医 学 诊 断 和 治 疗 的 核 素 的 选 择 标 准主 要 有 以 下 几 点 ： 淤 核 素 半 衰 期 ； 于 核 素 发 射 射 线的 类 型 、 射 线 能 量 和 射 线 范 围 ； 盂 核 素 的 成 本 及 获取 的 难 易 ； 榆 非 穿 透 辐 射 与 穿 透 辐 射 的 比 值 等 。 对3 2 6国 际 放 射 医 学 核 医 学 杂 志 2 0 1 0 年 1 1 月 第 3 4 卷 第 6 期 In t J
13、 R ad iat M ed Nu cl M ed , N ovem b er 2 0 1 0 , Vo l.3 4 , No .6于 诊 断 和 治 疗 的 核 素 的 要 求 是 不 同 的 ， 诊 断 用 核 素一 般 要 求 发 射 酌 射 线 或 正 电 子 ， 半 衰 期 要 短 ， 一般 在 数 十 分 钟 至 十 几 小 时 ； 射 线 能 量 相 对 较 小 ， 以尽 量 减 少 对 诊 断 人 员 的 辐 射 损 伤 。 目 前 应 用 较 为 广泛 的 诊 断 用 酌 射 线 核 素 有9 9T cm、1 2 3I、1 3 1I 和1 1 1In等 。 由 于9 9T c
14、m半 衰 期 短 ， 只 有 6 . 0 2 h ， 发 射 酌 射线 的 能 量 只 有 1 4 0 k e V ， 对 患 者 的 危 害 很 小 ， 而 且可 以 通 过9 9Mo /9 9T cm发 生 器 淋 洗 获 得 ， 所 以 超 过8 0 豫 的 放 射 性 诊 断 试 剂 使 用 的 都 是9 9T cm。 诊 断 中 所用 正 电 子 核 素 一 般 是 通 过 加 速 器 来 生 产 的 ， 主 要 包括1 1C 、1 3N 、1 5O 和1 8F 等 ， 通 常 正 电 子 核 素 的 半 衰期 只 有 十 几 分 钟 甚 至 几 分 钟 ， 从 制 备 到 应 用
15、于 患 者体 内 诊 断 很 难 完 成 ， 而1 8F 的 半 衰 期 达 到 了 1 . 8 3 h ，从 而 有 足 够 的 时 间 来 标 记 配 体 对 患 者 进 行 诊 断 ， 所以1 8F 被 广 泛 应 用 于 P E T 和 P E T 鄄 C T 的 诊 断 中 。用 于 放 射 性 治 疗 的 核 素 则 要 求 发 射 琢 射 线 、 茁射 线 或 者 俄 歇 电 子 。 茁 射 线 因 其 路 径 长 度 长 、 线 性能 量 转 移 低 而 被 广 泛 的 应 用 ， 其 通 过 将 细 胞 内 的 水电 离 ， 从 而 导 致 羟 基 自 由 基 的 产 生 ，
16、 羟 基 自 由 基 可以 与 D N A 相 互 结 合 ， 造 成 D N A 单 链 断 裂4 ， 从 而 间接 杀 死 细 胞 。 这 类 核 素 主 要 有1 3 1I、9 0Y 、1 8 8R e 和6 7C u 等 。 与 传 统 的1 3 1I 治 疗 相 比 ，9 0Y 具 有 纯 茁 射 线发 射 、 射 线 能 量 比1 3 1I 高 4 倍 和 细 胞 内 更 加 稳 定 等优 点 而 有 取 代1 3 1I 的 趋 势5 。 琢 射 线 是 高 能 粒 子 ， 传播 距 离 很 短 ， 具 有 很 高 的 线 性 能 量 转 移 ， 能 够 使 双链 D N A 断 裂 ， 因 此 具 有 很 高 的 细 胞 毒 性6 ， 具 有 治 疗作 用 的 发 射 琢 射 线 的 核 素 主 要 有2 1 1A t、2 1 2B i、2 1 3B i 和2 2 5A c 等 。 发 射 俄 歇 电 子 的 核 素 如6 7G a 、1 2 3I 和1 2 5I 等 ，因 具 有 极 毒 而 被 限 制 性 使 用 。3 纳
