综述：纳米颗粒和量子点作为碘造影剂替代品在单模态和双模态计算机断层扫描成像中的发展

这篇综述系统探讨了纳米颗粒（NPs）和量子点（QDs）作为新一代计算机断层扫描（CT）造影剂的潜力，重点对比其与传统碘造影剂在成像性能、生物相容性及多模态（如CT/MRI、CT/荧光）应用中的优势。文章详述了纳米材料的合成策略、元素组成（如金、铋、钽）及量子点独特的量子限域效应，为解决碘剂短循环时间、肾毒性等问题提供了创新方案，为精准医学影像技术发展指明方向。

　　

Abstract

医学影像是疾病筛查与诊断的核心工具，其中计算机断层扫描（CT）凭借高分辨率三维成像成为临床主力。传统碘造影剂存在循环时间短、肾毒性等缺陷，而纳米颗粒（NPs）和量子点（QDs）因其优异的X射线衰减性能、可调控表面功能化及多模态成像潜力成为革命性替代方案。

Introduction

CT技术的奠基可追溯至1973年Hounsfield的突破性工作，其年检量达7000万次。然而，碘剂在肥胖患者中的散射增强、对小病灶灵敏度不足等局限催生了纳米造影剂的研发。通过量子限域效应，QDs展现出宽荧光发射谱和高光稳定性；而金（Au）、铋（Bi）等NPs则通过高原子序数元素实现超强CT对比增强。

Principles of computed tomography

CT成像依赖X射线穿过组织后的衰减差异，波长0.01-10 nm的X射线由钨阳极产生。代数重建技术将多角度衰减数据转化为断层图像，而纳米造影剂通过靶向富集显著提升软组织对比度。

Commercial iodine-based contrast agents

碘海醇等碘剂虽广泛应用，但面临非特异性分布、高浓度注射需求等问题。纳米材料通过表面聚乙二醇（PEG）修饰可延长循环时间，并借助叶酸等靶向配体实现病灶精准定位。

Developing alternative nanostructured materials

Non-organic NPs

金纳米颗粒（AuNPs）的K-edge为80.7 keV，与CT常用X射线能谱（100-140 kVp）高度匹配；铋纳米颗粒则凭借83.3 mg/cm³
密度实现肝肿瘤特异性增强。

Quantum dots

CdSe/ZnS核壳QDs通过2-10 nm尺寸调控发射波长，其CT/荧光双模态成像可同步获取解剖与分子信息。

Organic nanostructures

脂质体包裹碘分子体系兼具生物可降解性与增强渗透滞留（EPR）效应，突破重金属NPs的长期滞留风险。

Bi-modal imaging agents

Au-Fe₃
O₄
异质结构实现CT/MRI协同成像，钆（Gd）掺杂QDs则结合T₁
加权MRI与CT对比功能。

Limitations & Clinical prospects

尽管纳米造影剂存在制备成本高、监管壁垒等挑战，表面功能化策略已显著降低毒性。目前金纳米颗粒已进入肿瘤血管成像临床试验，标志着该技术向临床转化迈出关键一步。

Conclusions

纳米造影剂通过元素工程与多模态整合，正重塑CT诊断范式。未来需聚焦规模化生产与长期毒理学研究，以加速其临床落地。