2025年稀土纳米粒子作为磁共振成像造影剂的研究进展VIP免费

稀土纳米粒子作为磁共振成像造影剂的研究进展作者：张晓芬阎聪洋潘立星胡鹤杨仕平来源：《上海师范大学学报·自然科学版》第06期摘要：镧系元素拥有独特的4f外层电子构造，从而使其含有独特的光学和磁学性质.运用品有磁学性质的镧系元素合成的稀土纳米粒子被广泛用作磁共振成像造影剂.重要总结了近年来磁性稀土纳米粒子的种类、合成办法及不同系列（T1，T2）的磁共振成像造影剂的应用现状，并展望了其前景.核心词：稀土纳米粒子；磁共振成像；造影剂中图分类号：O611.3文献标志码：A文章编号：10005137（）06077406引言磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI），是运用原子核在强磁场内发生共振所产生的信号通过图像重建的一种成像技术[1].MRI是一种重要的非侵入型诊疗成像工具[2]，它能够对体内特定区域或组织进行成像，提供不透明组织的空间对比度和分辨率[3]，以达成对病变早期特异性诊疗与疗效检测等目的.现在该技术已应用于临床诊疗，其中30%以上的成像诊疗需要用MRI造影剂（contrastagents，CAs），CAs是一种用来缩短成像时间，提高成像对比度和清晰度的材料[4].CAs能够分为两种：T1类CAs和T2类CAs.T1类CAs成像时有关部位变亮，如含有顺磁性金属粒子Gd3+、Fe3+、Mn2+等；T2类CAs成像时有关部位变暗，如基于Fe3O4粒子的超顺磁性CAs[5].现在临床上使用较广泛的CAs是GdDTPA（Magnevist）和GdDOTA（Dotarem），这些CAs生物相容性较好，但是，螯合物与纳米粒子相比，在体内循环时间较短，肝肾毒性较大，粒径和形貌不易控制，不利于进一步的表面功效化，并且每个纳米粒子包含较少的磁性离子[6]，不利于增强局部对比度，因此，合成粒径小、性质优的纳米粒子CAs非常必要.Gd3+离子由于含有7个未成对电子，能够引发周边水质子的自旋晶格弛豫，其配合物或纳米粒子被广泛用作T1类CAs[7].由于稀土系列材料含有极其相似的性质，Gd3+、Dy3+、Tb3+、Er3+等离子均被应用于CAs的研究[8-10].现在，合成的多为基于稀土离子的氧化物Ln2O3（Ln3+为稀土离子）、NaLnF4，以及掺杂稀土离子的其它类材料.现在，临床采用的MRI扫描仪的磁场强度普通在0.5～3.0T范畴，为了获得更高的空间分辨率，更高的信噪比以及获得短的成像采集时间，许多研究者致力于较高磁场的研究[9].然而，较高磁场条件下（>3.0T），惯用CAs的效率很低，这就对MRICAs提出了更高的规定.现在许多研究者致力于稀土材料的研究.本文作者重要综述基于稀土材料CAs的研究进展、分类、合成办法以及在MRI中的应用.1分类随着科学技术的不停发展，临床MRI应用日益成熟，CAs的种类也越来越多，临床上基于Gd3+的材料应用较多，在不停实践的基础上，人们也研究出更多类型性能较好的CAs.本文作者重要对基于稀土纳米粒子的CAs做了某些介绍.1.1稀土氟化物NaLnF4（Ln为Gd或Dy）类化合物现在也是较为成熟的一种CAs，通过对其进行适宜的表面修饰，增加其生物相容性，使得该系列材料成为较好的MRICAs.Gautom等[11]合成了NaDyF4—纳米粒子，在表面覆盖聚顺丁烯十八烯聚乙二醇（PMAOPEG），变化其生物相容性，该材料在9.4T磁场强度下能够作为较好的T2CAs，比临床上使用的T2CAs强度高10倍.Veggle等[7]合成了粒径超小（2.5～8.0nm）的NaGdF4纳米粒子，表面包覆聚乙烯吡咯烷酮来改善其生物相容性，该材料的每个纳米粒子与临床上应用的GdDTPA相比，弛豫效率强200～3000倍，实验证明，该材料在1.5T的磁场条件下是较好的T1CAs.上海师范大学学报（自然科学版）J.ShanghaiNormalUniv.（Nat.Sci.）第6期张晓芬，阎聪洋，潘立星，等：稀土纳米粒子作为磁共振成像造影剂的研究进展1.2稀土氧化物现在，某些研究者合成了不同粒径的基于稀土离子的氧化物，实验证明，该系列材料也是较好的MRICAs.Malgorzata等[12]合成了一系列不同粒径的Dy2O3纳米材料，通过在不同磁场强度下测量，证明该系列材料也有望成为新一代的MRICAs.随即，Gautom等[9]合成了单相的Dy2O3Tb3+∶纳米材料，实验证明该材料毒性较小，在7.0T的磁场强度下能够作为MRICAs.Park等[13]合成了粒径超小的Gd2O3（约1nm）纳米材料，该材料有较大的纵向弛豫率，较抱负的粒径，通过在材料表面包覆D-葡萄糖醛酸来...