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为解决早期动脉中膜钙化因磷酸钙（CaP）矿物少且小导致 CT 检测对比度不足的问题，研究人员开发聚 (乙烯醇) 还原及修饰金纳米颗粒（PVA@AuNPs）。发现 PVA99@AuNPs 通过氢键选择性结合钙化弹性蛋白，显著增强微 CT 对比度，为早期检测提供新方法。
动脉血管如同身体的 “生命管道”，随着年龄增长或疾病侵袭，其管壁的中膜层可能悄悄发生钙化 —— 磷酸钙（CaP）矿物在富含弹性蛋白的动脉中膜层异常沉积，导致血管变硬、心脏负担加重，甚至诱发心力衰竭。然而，早期中膜钙化的 CaP 矿物微小且稀疏，传统基于 X 射线的计算机断层扫描（CT）因对比度不足，难以捕捉这些 “沉默的杀手”。如何在疾病萌芽阶段精准识别钙化病灶，成为医学影像领域的关键挑战。
为突破这一困境，来自加拿大麦吉尔大学（McGill University）的研究团队聚焦于新型影像对比剂的开发，相关成果发表在《Acta Biomaterialia》。他们将目光投向金纳米颗粒（AuNPs）—— 这种高密度颗粒对 X 射线有强吸收能力，理论上可作为理想的 CT 对比剂。但传统金纳米颗粒在生理环境中稳定性差，且缺乏靶向性，难以精准富集到钙化区域。为此，研究人员设计了聚 (乙烯醇)（PVA）还原并修饰的金纳米颗粒（PVA@AuNPs），试图通过聚合物表面特性实现对 CaP 矿物的特异性结合。
研究主要采用了以下关键技术方法：通过调控 PVA 的水解度（如 99% 水解度的 PVA99 和 87-89% 的 PVA89）合成不同表面羟基含量的 PVA@AuNPs；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线光电子能谱（XPS）等手段表征材料结构；通过动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）分析纳米颗粒的粒径和稳定性；在体外利用合成 CaP 矿物粉末（如无定形磷酸钙 ACP、磷酸八钙 OCP 等）和钙化弹性蛋白模型，结合紫外 - 可见光谱（UV-vis）定量分析结合效率；在体内通过尾静脉注射 PVA99@AuNPs 到 Mgp-/-小鼠（一种中膜钙化模型鼠），借助微 CT（micro-CT）评估对比度增强效果，并通过细胞毒性实验验证生物相容性。
3.1 PVA@AuNPs 的制备与表征
研究发现，PVA99@AuNPs 在水中和 PBS 中均能稳定分散，呈红色混悬液，其紫外吸收峰位于 524 nm，粒径约 12.6 nm，小于 PVA89@AuNPs（20 nm）。高水解度的 PVA99 因富含羟基，在还原金离子过程中形成更多成核位点，导致颗粒更小。XPS 和 FTIR 证实 PVA99 的羟基含量显著高于 PVA89，为后续结合 CaP 矿物奠定基础。
3.2 靶向结合 CaP 矿物的机制与特异性
体外实验表明，PVA99@AuNPs 对含羟基的 OCP、磷酸氢钙二水合物（DCPD）、羟基磷灰石（HA）的结合能力显著强于 ACP，且在 PBS 中稳定性优于 PVA89@AuNPs。这种差异源于 PVA99 表面丰富的羟基与 CaP 矿物表面羟基通过氢键特异性结合。进一步实验显示，PVA99@AuNPs 能选择性结合钙化弹性蛋白（CaELN），而对非钙化弹性蛋白（ELN）结合极少，XPS 检测到 CaELN 表面金元素含量显著升高，证实了靶向性。
3.3 体内成像效果与生物相容性
在 4 周龄 Mgp-/-小鼠模型中，尾静脉注射 PVA99@AuNPs 后，微 CT 显示其主动脉中膜钙化区域的对比度显著增强，高对比度体积较未注射组增加约 30%。值得注意的是，野生型（WT）小鼠主动脉因无钙化，注射后未见明显对比增强，且肝肾脾等器官无异常信号，表明 PVA99@AuNPs 具有良好的生物相容性和靶向性。细胞毒性实验显示，即使在 40 μg/mL 浓度下，人血管平滑肌细胞（VSMCs）的存活率仍高于 85%，进一步验证了其安全性。
3.4 与传统方法的对比优势
相较于以弹性蛋白为靶点的抗体修饰纳米颗粒（可能因弹性蛋白未必钙化导致误诊）和双膦酸盐修饰 AuNPs（仅结合羟基磷灰石，无法识别早期钙化中的 ACP、OCP 等），PVA99@AuNPs 通过氢键直接靶向 CaP 矿物，尤其对早期钙化中常见的 OCP、DCPD 具有高亲和力，且合成工艺简单（一步法），无需复杂表面修饰，更具临床转化潜力。
研究结论表明，PVA99@AuNPs 通过羟基介导的氢键作用，实现了对动脉中膜钙化灶中 CaP 矿物的精准靶向，显著提升了微 CT 检测早期钙化的灵敏度，且具备良好的生物相容性和稳定性。这一创新为动脉中膜钙化的早期诊断提供了全新的影像策略，特别是在缺乏有效治疗手段的现状下，早期 detection 可极大改善疾病管理。尽管在小动物模型中已验证其有效性，但未来仍需在大动物模型中进一步验证对微米级钙化的检测能力，并通过临床样本 ex vivo 实验夯实其应用价值。随着 CT 技术的普及，这种新型对比剂有望成为临床常规影像手段的有力补充，为心血管疾病的早期干预开辟新路径。
