半导体纳米粒子具有优异的光学特性，在分子成像中发挥着巨大作用

导语：半导体聚合物纳米颗粒由于其出色的光学特性，包括大的吸收系数、可调节的光学特性和可控制的尺寸、高的光稳定性以及使用无毒金属的有机和生物惰性成分而成为具有吸引力的分子成像纳米剂，在活体动物中成为优异的分子成像纳米剂。

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分子成像与纳米技术的融合

1、非侵入性的分子成像

非侵入性的分子成像使生物分子和它们在从分子和单细胞，组织各级生活在实时系统的交互，以及活体对象内的器官的可视化。通过分子成像获得的信息，极大地拓展我们的生物学和医学知识，并授权我们的能力在检测和治疗危及生命的疾病。

分子成像涉及专门的仪器和经常使用的成像剂，以非侵入性地和纵向地探测组织特性和/或生物标记在众多成像剂中，纳米颗粒由于其多峰信号传导能力，通过多价结合增强的靶向能力，增强的针对肿瘤靶向的渗透性和保留性，较大的有效负载递送和可调节的生物分布特征，因此已被广泛研究并证明对生物医学成像有效。分子成像和纳米技术的融合为更好地了解基础生物学，监测健康，进行诊断和治疗疾病提供了新的机会。

2、常用纳米粒子

在纳米颗粒中，光纳米材料如半导体量子点、上转换纳米颗粒、色素嵌入的二氧化硅纳米粒子、金属纳米团簇和染料掺杂的聚合物纳米颗粒已经可制备成大量的成像剂，并为分子成像的发展做出了贡献。作为此类成像剂的最新成员，半导体聚合物纳米颗粒由于其优秀的光学性能而受到越来越多的关注。

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半导体聚合物纳米粒子的优势

1、良好的生物相容性

毒性是纳米医学转化为临床实践的普遍关注的问题之一。与大多数金属成像纳米剂相比，半导体聚合物纳米粒子由有机成分组成，被认为具有高度的生物相容性，在孵育后不会引起细胞活力的显着降低。

在进行毒性研究来系统评估半导体聚合物纳米粒子进入人体后的潜在毒性作用研究中，已有人评估了静脉内注射给小鼠半导体聚合物钠米离子后的系统毒性。静脉注射半导体聚合物纳米粒子后第1、4和14天通过分析采样血液来评估血液化学和肝肾功能。与注射盐水的对照动物相比，对小鼠进行单次0.8mg半导体聚合物纳米粒子，给药后小鼠可以很好地耐受该剂量。在各组之间注射前后，未观察到异常行为或差异。对于血液测试结果，在早期阶段观察到平均红细胞体积暂时降低，但红细胞血红蛋白值不会随时间显著变化，这表明半导体聚合物纳米粒子不会对造血产生重大影响。白细胞差异计数在第1天出现波动，提示我们小鼠对异物的存在有短暂的炎症反应，但在研究的第4天，计数恢复正常，而白细胞计数显示在此后保持正常。在最广泛使用的临床前剂量下，静脉内给药后14天内，总体来看半导体聚合物纳米粒子均未显示出急性或慢性毒性作用。

但是，在对这些纳米颗粒进行临床使用之前，还必须对半导体聚合物纳米粒子的免疫反应和长期毒理作用进行深入研究。

2、光声成像中的优势

通过光声效应将光能转换为超声能，使其可以克服生物组织中的高光子散射，并以更好的空间分辨率产生更深的穿透力。半导体聚合物纳米粒子可作为光声治疗造影剂，半导体聚合物纳米粒子具有荧光和光声特性，可以直接比较荧光成像和光声治疗成像。正如预期的那样，在两个模仿组织的幻像中，使用半导体聚合物纳米粒子进行的光声治疗成像均显示出比荧光更好的空间分辨率和更深的穿透力和鼠标腿嵌入成像，证明了半导体聚合物纳米粒子作为光声治疗代理的优点。有研究结果表明，半导体聚合物纳米粒子不仅可以产生很强的光声信号，而且在长时间的激光照射下仍能保持高性能，这对于光声成像剂至关重要。

3、在其他成像方面中的优势

作为一种通用的纳米研究平台，除光声治疗成像外，半导体聚合物纳米粒子还可用于其他成像方式。通过整合生物发光共振能量转移和荧光共振能量转移，目前开发了一种自发光核磁共振成像系统，该系统可以有效地绕过组织自发荧光并提高的肿瘤与背景对比成像。可以将化学发光共振能量转移类似地结合到半导体聚合物纳米粒子中，借由药物毒性引起的肝脏中的氧化和亚硝化应激反应以达到实时成像，这可以为药物安全性评估提供关键参数。聚合物化学、颗粒配方的发展以及对它们的药代动力学的研究，将进一步推动半导体聚合物纳米粒子与生物传感器开发的整合。

半导体聚合物纳米粒子可以进一步扩展其在分子成像中的应用，可以通过加载造影剂或通过结构修饰插入官能团来轻松组合多种成像方式，从而为疾病诊断和分期提供补充信息。

结语：半导体聚合物纳米粒子具有许多固有的优势，例如良好的生物相容性、出色的光稳定性和体内的氧化耐受性分子成像。尽管半导体聚合物纳米粒子在体内分子成像方面具有广阔的前景，但在其进行临床翻译之前，还应解决一些重要问题。例如，尽管在初步的动物研究中半导体纳米离子良好的有机成分且在体内没有明显的毒性，但必须对它们的生物降解性和与人体的清除进行充分研究。长期的生物安全性和半导体聚合物纳米粒子从体内的排出在很大程度上尚不清楚。因此，迫切需要用于制备超小、可生物降解和高性能半导体纳米粒子的新化学方法，以促进其在临床上的应用。