追踪靶向药物递送通常是一个挑战，因为当前成像技术的局限性。东京早稻田大学的一项最新研究报道了一项突破性的成像技术，允许在体内直接和高度敏感地追踪金纳米颗粒（AuNPs）。这种新颖的技术利用金的中子激活，有望通过实现实时可视化金纳米颗粒而不需要外部示踪剂，彻底改变癌症药物递送方式。
金纳米颗粒（AuNPs）是直径为1-100纳米的微小金颗粒，具有独特的化学和生物学性质。由于它们在肿瘤中聚集的潜力，这些纳米颗粒作为癌症治疗和靶向药物递送的有前景的药物载体而受到关注。然而，在体内追踪这些纳米颗粒的运动一直是一个主要挑战。传统成像方法通常需要使用荧光染料和放射性同位素等示踪剂，这会由于与AuNPs脱落而导致有限的可视化和不准确的结果。
为了推进AuNPs的成像，早稻田大学的研究人员引入了一种新的成像技术，利用中子激活将稳定的金转化为金的放射性同位素，从而实现AuNPs在体内的长期追踪。这项研究由早稻田大学先进科学与工程研究生院的博士生小川七生和早稻田大学科学与工程学院的教授片冈纯主导，合作单位包括大阪大学和京都大学。研究结果在2025年3月12日的《应用物理快报》上发表。
“传统的成像方法涉及外部示踪剂，这些示踪剂在循环过程中可能会脱落，”小川解释说。“为了克服这一限制，我们直接改变了AuNPs，使其可以通过X射线和伽马射线检测，而无需使用外部示踪剂。”
为了激活AuNPs，研究人员用中子辐照稳定的金纳米颗粒，将稳定的（^197Au）转化为放射性（^198Au）。放射性（^198Au）发出可从体外检测的伽马射线。片冈教授解释了中子激活技术：“通过粒子辐照激活原子是一种直接改变材料的技术。改变后的元素有时是不稳定的，会发出X射线和伽马射线，使材料在体外可见。这不会改变原子的数量，因此元素的化学性质得以保留。”
研究人员进一步通过将这些放射性AuNPs注入带肿瘤的小鼠体内并使用特殊成像系统对其进行可视化来确认了其追踪效果。
此外，研究还展示了该成像技术在靶向癌症治疗中用于放射性治疗药物（^211At）递送的应用。^211At发出α粒子和X射线，但由于其较短的半衰期，其探测时间较短。研究人员用放射性AuNPs标记^211At，形成^211At标记的（^198Au）AuNPs。这种方法提供了由于（^198Au）较长的半衰期（2.7天）而实现的药物的长期成像，从而克服了^211At短半衰期的局限性。
“^211At只有7.2小时的半衰期，因此其发出的X射线在2天内消失，但通过（^198Au）AuNPs标记，我们能够使用半衰期较长的¹??Au的伽马射线追踪药物的分布长达5天，”合作作者、大阪大学放射科学研究所的丰岛敦志说道。
这项研究代表了靶向药物递送领域的突破，可能会在药物递送系统方面带来重大进展。在体内直接追踪AuNPs可能为更有效的癌症治疗铺平道路，并精确监测药物分布。该研究还可能为实时药代动力学研究开辟新可能性，以确保提高药物的安全性和有效性。
“AuNPs正在积极研究其医学应用，”合作作者、大阪大学放射科学研究所的加藤弘树解释道。“我们开发了一种简单且可扩展的AuNPs追踪技术，这将显著推动纳米医学的发展，同时驱动基于金的纳米材料的优化。”
反思他们的计划，合作作者、助理教授加藤有一分享了他的观点：“我们计划提高成像分辨率，并将此技术扩展到各种基于纳米颗粒的系统。通过进一步优化中子激活成像，我们希望使药物监测成为临床现实，可能会彻底改变成像技术领域。”
