高性能和生物相容性良好的造影剂是CT技术用于精准诊断各种疾病的关键。由于原子序数越高的元素具有越强的X射线衰减能力，因此近年来在CT造影剂领域的研究关注点都集中于Yb, Lu, W, Ta, Au和Bi等重金属元素的纳米材料。其中，铋元素是原子序数最大且无放射性的金属元素，具有极高的X射线衰减能力；此外兼具生物安全性高和价格低廉等优点，因此具有广阔的应用前景。近年来，以铋元素为主体的纳米材料主要集中于硫化铋纳米材料，粒径可控和单分散的硫化铋纳米粒子也已被成功制备出来，并应用于小动物活体CT成像。尽管硫化铋中铋元素的含量已经很高，但还具有一些非效应性的硫元素，进一步提高铋元素在材料中的比重是一个提高信号灵敏度的可行性方案，因此合成纯铋纳米粒子应用于高灵敏CT成像具有重要的临床意义和价值。但是，到目前为止，通过简易方法制备高质量的铋纳米粒子仍然极度缺乏。
孙少凯博士课题组提出了一种新的“非热注射法”合成高质量的纯铋纳米粒子的方法，只用到两种价格低廉的商品化试剂经过加热，且整个反应过程仅需30分钟即可完成。这个方法是目前文献报道的最简易高效的油相铋纳米粒子的合成方法。其中硝酸铋作为铋源，正十二硫醇同时作为配体、溶剂和硫源参与反应。本研究提出了一种爆发式成核的机理来分析纳米粒子的生成过程。由于正十二硫醇的紧密包覆，得到的纯铋纳米粒子具有很强的抗氧化性和化学稳定性。为了能进一步在体内应用并考虑到患者的体验，利用葡萄糖自组装为寡糖来包覆铋纳米粒子。将得到一种“甜的”水溶性和生物相容性俱佳的寡糖包裹水相铋纳米粒子，成功应用于小动物活体上、下消化道的CT成像，并通过三维重建得到清晰的胃肠道显像效果。这也是铋纳米粒子应用于胃肠道CT重建的首次报道。
本研究获得了国家自然科学基金项目的经费资助。
医学影像学院 科技处
论文链接：
Facile Synthesis of Uniform-Sized Bismuth Nanoparticles for CT Visualization of Gastrointestinal Tract in Vivo.pdf