X射线透射俗称“拍X光片”，是大家再熟悉不过的医疗诊断技术。X射线能量高，能够穿透皮肤，因此拍X光片是医生诊断骨伤的标准做法。医院的X射线剂量一般来说是安全的，但即便如此，如果病人短期类需要频繁进行骨骼成像，这种高能射线还是会对身体造成不良影响。

来自都柏林大学圣三一学院的Thorfinnur Gunnlaugsson教授与爱尔兰皇家外科医学院的科学家合作发明了一种革命性的高分辨三维骨骼成像技术，以代替X射线透射。该团队的工作发表在Cell Press新出版的期刊Chem上。（Two-Photon Luminescent Bone Imaging Using Europium Nanoagents. Chem, 2016, 1, 438-455, DOI: 10.1016/j.chempr.2016.08.011）

Gunnlaugsson教授（左）与本文一作Esther M. Surender博士。图片来源：Trinity College Dublin

科学家们将复杂的多齿配体与三价铕离子配位，并用一个末端带巯基的连接分子，将配合物与金纳米颗粒结合，形成生物相容性非常好的纳米试剂。它们会自动富集在钙离子丰富的表面——往往是骨骼上的微小缝隙伤口。因此这些纳米颗粒能够靶向并标记骨骼上的裂缝，帮助研究人员制作受伤区域骨骼的完整的三维图。

这项技术对医学影响巨大，它可以诊断出骨骼的强度，并提供骨伤的一切信息。此外，该技术还能服务于骨移植手术，并能作为退行性骨科疾病的预警系统，如骨质疏松症。

Gunnlaugsson教授说：“这项杰出的工作得益于圣三一学院的化学家与RCSI的医学专家、工程专家的通力合作。我们证明了这种新型三维荧光成像技术能够显示所谓的微裂纹。这些纳米颗粒能提供前所未有的图像和信息。这篇文章是我们向着骨伤诊断临床应用的重要一步。”

该文的作者之一T. Clive Lee教授则认为，“我们每天的日常活动都会给骨骼带来负担，并导致微裂纹增多增大。正常情况下，骨骼会自我修复这些裂纹，但如果微裂纹发展得太快，超过了修复速度，就会使骨骼变得脆弱。这常发生在运动员身上，并导致应力性骨折。而对于患有骨质疏松症的老年人，骨骼修复缓慢，微裂纹发展快速会导致脆性骨折，尤其是臀部、腕关节和脊椎。目前的X射线技术能够提供骨骼的形貌，但无法给出关于骨骼质量的信息。”

他继续谈道，“我们用新的纳米颗粒标记微裂纹，并用磁共振成像（MRI）探测它们，同时检测骨量和骨质，找出最可能发生骨折的位置，并制定相应的治疗方案。在骨折之前诊断出潜在的问题能减少骨科手术和移植——预防总比治疗好。”

除了强大的成像能力，该技术另一个显而易见的优点是病人无需暴露在X射线中。一定剂量的X射线辐射在某些情况下会增加患癌风险。该技术中用的红色金纳米颗粒生物安全性很好，实际上金早已经被安全的用于多种医疗手段了。

Surender博士则相信这些纳米颗粒有很好的临床应用前景。首先，金纳米颗粒能够降低需要注射入体内的试剂浓度，这有利于临床使用。第二，用于激发成像的长波辐射对生物体基本没有任何危害。

这些纳米颗粒总体上与目前使用的MRI造影剂相似，但如果用钆离子代替其中的铕离子，MRI便能与X射线及计算机断层扫描（CT）联用了。

巧的是Gunnlaugsson教授所在的圣三一学院生物医学研究所迎来了成立五周年纪念日。他不失时机地向来自全世界的化学、免疫学、生物工程和癌症生物学顶级专家“推销”自己的研究成果。

1. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929416301139

2. https://www.tcd.ie/news_events/articles/chemists-devise-revolutionary-3d-bone-scanning-technique/7167