（a）第一个过渡系列

钪（Sc，Z = 21）不是必需元素，但其放射性同位素在PET和SPECT成像以及治疗中有应用潜力。⁴⁴Sc （t1/2 = 3.93 h, 94% β+，Emax 1474 keV）和 ⁴⁷Sc （t1/2 = 3.35天，100% β−，Emax 162 keV）显示出适合诊断的特性。当使用放射性金属相关的多肽或者其他靶向生物小分子时，⁴⁴Sc可以用于PET成像。临床前评估⁴⁴Sc标记的DOTA功能化生物分子表明其可以有效用于PET成像。⁴⁴Sc是临床核成像的有用放射性同位素，在使用177Lu标记的DOTA衍生物给癌症病人进行治疗前可以进行治疗前剂量测定。⁴⁷Sc作为β-发射体具有作为治疗性放射性核素的潜力，如果与⁴⁴Sc结合，就可以使用与⁴⁴Sc相匹配的具有同样药物动力学的放射性药物。

钛（Ti, Z = 22）被认为不是必需的，在医学上最广为人知的是作为一种质量轻、强度高的金属用于植入和构成抗癌复合物的成分，其中两种抗癌复合物已经用于临床试验。给予小鼠草酸Ti^IV补充剂可以减缓体重增加并抑制肿瘤发展。对其他动物的有益效应也有报道，有趣的是，钛化合物已经获得专利作为饲料添加剂可以用于家畜增重。钛(IV)配合物是第一类进入临床试验用于治疗癌症的金属化合物。不朵替坦和二氯二茂钛在几种癌细胞中表现出抗肿瘤活性和低毒性。不幸的是，这些化合物的临床试验由于其在水中不稳定而终止。此后，为了克服在水中不稳定态，开发了其他的Ti^IV复合物。其中，新钛衍生物钛萨兰（Ti-salan）配合物很有应用前景。钛配合物Ti-Salan和Ti-Y在与DNA或白蛋白反应，细胞摄取和细胞内分布都不相同。Ti-salan与生物分子的结合能力相对较低，但是血清依赖性细胞摄取能力较强，而Ti-Y主要与白蛋白和DNA结合。生物分布数据表明，Ti-Y转运到细胞核与DNA相互作用非常重要，而Ti-salan则靶向线粒体。

图1. 牛钒类药物作为胰岛素模拟药

人们对钒（V, Z = 23）的重要性感兴趣要追溯到大约35年前，钒酸盐作为杂质存在于商业马骨骼肌ATP中，其可以抑制Na+/K+ ATP酶。钒被认为是人类必需的，但它在人体中的作用（大约2.4毫克）知之甚少。钒配合物最近已进入临床试验用于治疗糖尿病。

在一些生物中，存在基因产物可以结合钒。比如固氮菌Azotobacter中钒固氮酶含有Fe₇VS₉M集团，其中可以与三个硫酸盐、一个组氨酸上的氮和两个高柠檬酸上的氧形成配位。水合的V^III存在于海鞘的钒细胞中，浓度为350 mM。氧化钒(V) H₂VO内核在钒酸盐依赖性的卤素过氧化物酶中发现，与活性中心的一个组氨酸氮形成配位键。这些依赖钒酸盐的过氧化物酶和钒固氮酶是自然界中目前唯一确定的含钒酶。

在脊椎动物，特别是人类，V^IV和V^V有可能占主导地位，V^V和钒酸盐以及磷酸盐之间的相似性可能是其发挥生物学效应的主要原因。钒酸盐依赖性的卤素过氧化物酶类似参与磷酸盐代谢的酶，钒酸盐可以阻断蛋白与磷酸盐的结合。这种竞争性结合可以解释含钒化合物的胰岛素模拟/胰岛素增强潜力。钒复合物可用于缓解糖尿病中胰岛素不足产生的不良反应。它们不能完全弥补胰岛素缺乏（如1型糖尿病），但是可以降低2型糖尿病对外源性胰岛素或者其他口服降糖药的依赖。双麦芽二醇氧钒（BMOV）和乙基麦芽醇类似物，双（乙基-麦芽聚糖）氧化钒(IV) (BEOV)的有效性和安全性已经过广泛的临床前研究。BEOV已经进入二期临床试验。这些钒基胰岛素模拟药的重大发展促使进一步研究钒配合物的生物学应用，特别是在药物控制癌症和由病毒、细菌、变形虫和鞭毛原生动物引发的寄生虫疾病方面。

20世纪50年代末，铬（Cr，Z = 24）被认为是一种必需元素。但是目前并没有可靠的证据表明铬是必不可少的。人体内没有已知的天然蛋白含有铬。对铬的研究感兴趣始于从酿酒酵母提取物中分离出铬的复合物，其可以增强胰岛素控制血糖的功能。然而这种复合物，即所谓的 “葡萄糖耐量因子”被认为含有Cr^III、烟酸盐和谷胱甘肽作为配体，但是从来没有实验证明。此外，葡萄糖耐量因子本身随后被证明并不含有Cr。

人们对铬可能的治疗作用仍感兴趣，但它的有益特性仍不确定。尽管Cr的必要性存疑，但是美国食品和药品管理局（FDA）仍建议成人每天摄入30微克Cr。最近有研究表明Cr对体重和体质组成没有有益的效应，应该从必需微量元素表中删除。

Cr^III（吡啶甲酸）作为一种矿物质补充剂被广泛销售，用于减肥和健身，但是有人担忧其会造成DNA损伤。Cr^VI（铬酸盐）是已知的基因毒性致癌物。毒性似乎来自细胞内的氧化还原反应产生的Cr^V 1,2-diolato物质（碳水化合物、糖蛋白和唾液酸衍生物）对DNA造成的氧化损伤。最近一项研究为Cr^V与各种单糖和模式配体顺式-1,2-环戊二醇形成的复合物的核酸酶活性提供了证据。Cr^V复合物在没有还原剂或氧化剂存在的情况下也可以导致DNA氧化损伤。

毫无疑问，锰（Mn, Z =25，全身约16毫克）是必需元素，而且与很多含锰的酶参与代谢、生殖、免疫、细胞能力调节和骨骼以及结缔组织的生长。Mn²⁺的化学性质与Mg²⁺相似，但与后者不同的是Mn²⁺具有氧化还原性，+3状态也很容易获得，比如在线粒体锰超氧化物歧化酶中。人体内最丰富的锰结合蛋白是谷氨酰胺合成酶，在脑化学(星形胶质细胞)中起着重要作用。

然而，体内锰含量过高可能有毒。工业锰毒性是公认的，这是一种神经退行性疾病。锰源于过度暴露和产生活性氧和有毒代谢物以及改变线粒体和ATP功能以及细胞抗氧化防御机制的衰竭。锰转运基因SLC30A10突变与运动损伤和类似帕金森病的症状相关。

一个有趣的问题是锰如何穿过血脑屏障？尽管有几个研究探讨了锰在血脑屏障中的转运机制，但是锰在血脑屏障中的转运体还不清楚明确。采用主动转运或协助扩散的机制以及钙和铁金属转运蛋白的高亲和力已有讨论。锰也可能在血脑屏障不完整的区域通过渗漏通道进入大脑。总的来说，很可能不止一个转运体负责锰在血脑屏障中的转运，它们中的若干个可能以合作的方式工作，以维持最佳的锰组织内浓度。

人体内约有4.8克铁（Fe, Z = 26），人类基因组编码含有超过500个含铁的蛋白质。在真核生物和原核生物中，非血红素铁蛋白的含量相对一致，它们在蛋白质组中的相对数量是从古生菌（约7%）到细菌（约4%）和真核生物（约1%）逐渐降低。有几种基因负责血红素合成、血红素运输和将血红素插入血红素蛋白。从无机化学的角度来看，特别有趣的是存在作为铁硫蛋白配体的硫化物。H₂S本身就是一种众所周知的有毒物质。铁- 硫蛋白在细胞中广泛存在，发挥着电子转移、催化和铁调节（IRP蛋白）等多种作用。铁- 硫蛋白的硫化物是由半胱氨酸脱硫酶催化半胱氨酸生成的。涉及铁- 硫团簇生物合成的蛋白质突变至少能引起五种人类疾病。铁硫团簇也参与DNA处理的酶相关联。

最近讨论了铁的过量或缺乏的影响。硫酸亚铁是一种新的口服补铁剂，其使用最广泛。早在1832年，它就被用于治疗贫血。铁的生物利用度受植物性食物影响，包括植酸（六磷酸肌醇），多酚和单宁。铁水平升高似乎在神经退行性变中起作用。在治疗中，Fe(II)含有二茂铁衍生物的化合物亚铁喹，目前正处于II期临床疟疾治疗的试验。据信其抗疟原虫特性是通过两种机制：与游离血红素相互作用和产生活性氧。含二茂铁和他莫西芬片段的铁类化合物显示出作为乳腺癌治疗药物潜力。超顺磁氧化铁组成的纳米晶体被用作磁共振成像（MRI）造影剂。硝普钠，Na2[Fe^II(CN)₅NO]，可以缓慢释放一氧化氮，长期以来一直是治疗高血压的处方药物。铁超载和遗传性地中海贫血一样可以使用铁螯合剂治疗，如去铁胺（去铁恶胺B，可注射）或最近开发的Deferasirox（口服）。

图2. 注射用铁螯合剂来去铁胺，口服铁螯合剂去铁斯若和抗疟药亚铁奎因

图3. (a)维生素B12的结构，以CoIII corrin复合物表示 ；(b)周围环境中钴胺素(黄色)与内因结合位点，产生糖蛋白并在小肠中吸收维生素B12

我们的基因组编码消化道中的蛋白质，这些蛋白质可以选择性地从饮食中吸收B12。一些基因产物，包括参与吸收和分布维生素B12的载体蛋白。细胞进入、运输或排出维生素改变可导致其缺乏，并最终导致血液和神经系统疾病。在生理情况下，维生素B12与胃内因子结合，并被由一种高度特异性的受体复合体组成的立方蛋白和无羊膜蛋白内化进入回肠。维生素B12从回肠排出后，一般细胞从循环摄取需要转钴胺素受体CD320，而肾脏重吸收钴胺素依赖于巨球蛋白。

也许令人惊讶的是，钴基药物很少。Doxovir，也被称为CTC-96，是一种Co^III双（2-甲基咪唑）刺衍生物，已完成临床I期试验用于治疗眼科疱疹性角膜炎和腺病毒结膜炎以及口唇疱疹的临床II期试验。我们可以预测Co^III在细胞内被还原为更不稳定的Co^II。

人体内约有8毫克的镍（Ni, Z=28），但目前尚不清楚镍是否是人类必需的元素。众所周知，镍过敏是最常见的过敏之一。镍当然是某些细菌的基本元素。

对于脊椎动物，没有已知的依赖镍的酶。然而，在微生物中几种镍依赖酶已被很好地表征。因为我们是共生的，对于微生物（我们体内的微生物细胞比人体细胞多10倍）来说，镍对我们赖以生存的某些微生物的生存至关重要。然而，镍也能使一些微生物具有毒性。镍是人类胃病原体幽门螺杆菌毒力的决定因素，它拥有两种至关重要的镍酶 [NiFe]氢化酶和脲酶用于体内定植，其中脲酶每个活性配合物含有24个镍离子。这两个转运镍的酶毒性很可能成为潜在的治疗幽门螺杆菌感染的新靶点，可以防止溃疡。

金属过敏也是一种Ni过敏高反应性相关的免疫疾病。大约10%的人患有Ni-接触性皮炎。CD4+和CD8+ T细胞被认为是镍超敏反应的主要效应细胞。镍灵敏度的化学基础也在不断完善理解。镍(II)离子作为半抗原，结合到MHC复合物和肽的表面，改变MHC的结合表面，触发T细胞的免疫反应。

铜（Cu, Z = 29）是人体内第三丰富的必需过渡金属，总含量约为80毫克。在真核生物和原核生物中，铜蛋白组的大小接近总蛋白质组的1%。铜参与了重要的生物过程，包括呼吸，血管生成和神经调节。目前研究已很好的阐明了铜酶活性和伴侣的结构基础。铜蛋白分为1型，2或3型。1型（蓝铜位点）在单电子转移中起作用。2型作为催化中心，直接与底物结合。第三类铜参与氧气的活化和运输。Cu内稳态异常被认为在阿尔茨海默氏症、帕金森症和运动神经元疾病中起作用，但Scheiber等人指出Cu的全部作用尚未明确。

人体内约有2.6克锌（Zn, Z = 30）， Zn²⁺几乎参与了分子和细胞生物学的所有方面。锌蛋白约占人体蛋白质组的10%，约3000锌蛋白具有生理功能。锌在蛋白质以及酶催化结构中起作用。它在蛋白质中的配位化学被广泛研究。在一些细胞中，锌可以达到相对较高的小泡浓度 （尤指大脑突触小泡中的小泡），在那里储存和经历受控释放。随着锌的重要性得到认可，Maret强调了需要更多的锌与生物分子的相互作用的知识来判断锌生物化学对人类疾病的诊断、预防和治疗的重大影响。

图4. 锌在调控哺乳动物的生物钟中起着重要作用

所有生物细胞的功能都受到日常和季节变化的影响由于行星绕太阳的轨道旋转。地球的自转产生主要的明暗循环，形成了一种内源性的昼夜节律系统，使生物功能同步。周期（PER）蛋白是哺乳动物昼夜节律的重要组成部分，包含小鼠CRY1光解酶同源区域的复合物 （mCRY1）和c端小鼠PER2 （mPER2）片段的晶体结构显示锌参与在体内mCRY1-mPER2相互作用的稳定性。

（b）第二和第三个过渡系列

钇（Y, Z = 39）不是必需元素，但放射性核素⁹⁰Y临床上用于癌症治疗，半衰期2.7天，是纯β-发射体。它可以作为一种强螯合复合物，例如（⁹⁰Y-DOTA-Phe-Tyr）奥曲肽（SMT487, DOTATOC0Z）靶向生长抑素受体（SSTRs）。⁸⁶Y，半衰期14.7 h，其中衰变由电子捕获，可发挥⁹⁰Y对PET成像治疗性⁹⁰Y药物的体内生物分布和剂量测定的补充作用。

平均（80公斤）每个人含有约4毫克锆（Zr，Z = 40），但Zr没有已知的生物功能。我们根据饮食习惯每天摄入约4.2 毫克 。锆用于生物医学的应用正在稳步增长，例如牙科植入物，全膝关节和髋关节置换术和中耳听骨链重建手术。就像AlIII, ZrIV易形成聚合氧桥配合物（如Zr–O(H)–Zr桥），在止汗剂中用于包裹皮肤和防止（细菌）体味的逸出。一个例子是甘氨酸、氯、羟基物质是铝锆四氯羟基（作为由化妆品成分国际命名法命名）。

铌（Nb, Z = 41）不是必需的，尚未在治疗中广泛探索。金属氧含有NbV的抗病毒药物，如异多铌酸酯[SiW9Nb3O40] 7 -。

钼（Mo, Z = 42）是第二和第三过渡系列中唯一必需的微量元素。体内含量最高的部位是肾脏、肝脏和小肠，此外还有肾上腺素。钼被细胞吸收的唯一已知化学形式是氧阴离子钼酸盐[Mo^VIO4] ²⁻。人类基因组编码四种Mo酶在黄嘌呤氧化还原酶和亚硫酸盐氧化酶家族，其中钼通过一种特殊的活性位点结合钼辅因子（钼多铜素，MoCo）。

图5. 黄嘌呤氧化酶和亚硫酸盐氧化酶中辅助因子MoCo的结构

已知MoCo辅因子缺乏症是由基因突变引起的，可导致快速神经退化。在这些钼酶中，用水作为氧原子供体或受体进行氧与底物之间的转移是由Mo催化。Mo^IV和Mo^VI两种氧化态之间相互转换。MoCo是用一种经多步生物合成途径高度守恒的方法合成的。如果这种生物合成缺乏，这四种Mo酶活性丧失在人体内都可发生，并在大多数情况下伴随幼儿期死亡。

据报道，钼酸盐[MoO₄]²⁻在实验性糖尿病大鼠中可防止脂质氧化并保护抗氧化系统，因此可能有助于治疗糖尿病。四硫钼酸盐[MoS4]^2-在医学上是一种感兴趣的铜螯合剂，不仅因为它能降低铜含量，还因为其用于治疗乳腺癌和食管癌已在第二阶段的临床试验中。

锝（Tc, Z = 43）是人造的，可以追溯到1937年。亚稳态放射性同位素^99mTc, γ-发射的半衰期为6 h，每年用来计算数千万个单光子发射量的断层扫描（SPECT）诊断。它很容易从寿命较长的同位素⁹⁹Mo在床边产生。目前有50多种^99mTc放射性药物用于身体各个部位的成像和功能研究，包括骨骼、大脑、甲状腺、肺、心肌和肝脏。配合物配体在药物的靶向性方面起着至关重要的作用，例如骨骼的磷酸盐和磷酸盐配合物。通过当前的例子，Cardiolite （^99mTc-sestamibi）和Neurite （^99mTc-disicate）已被批准用于叶酸受体阳性肿瘤。^99mTc-MIP-1404正在进行前列腺癌临床II期试验。

两种钌（Ru, Z = 44）配合物正在作为抗癌药物进行临床试验。它们都是八面体Ru(III)配合物。吲哚唑配合物KP1019，反式[RuCl4(In)2]InH （商业临床开发的钠盐如NKP-1339和IT-139）对原发肿瘤细胞的细胞毒性比咪唑复合物反式[RuCl4(Im)(DMSO)]ImH大，NAMI（新型抗肿瘤转移抑制剂）A，对抑制转移有活性，这两个已完成I期临床试验。来自这些配合物的钌(III)可能是通过Fe^III血清转铁蛋白传递到肿瘤细胞，其受体在癌细胞上过度表达。一旦进入细胞，Ru^III可以通过还原成Ru^II而被激活。KP1019在线粒体通路诱导细胞凋亡。有机金属Ru^II芳烃配合物也很有前景，其具有抗癌活性。Ru^III EDTA复合物已被作为为NO清除剂用于感染性休克治疗的研究。

图6. 一些Ru^III和Ru^II抗癌复合物。NAMI-A和KP1019（如钠盐NKP-1339和IT-139）都在进行临床试验

稀有贵金属铑（Rh, Z = 45）配合物是目前一些抗肿瘤、抗寄生虫和抗病毒药物研究的重点。放射性核素¹⁰⁵Rh （半衰期35.4 h）在医学上有用。例如，¹⁰⁵Rh是一种有前途的治疗药物，用于治疗骨转移引起的疼痛，表现出快速的血液清除和选择性骨摄取。

到目前为止，钯（Pd, Z = 46）在医学上的用途有限。Pd-bacteriopheophorbide（TOOKAD）是一种光激活化合物，目前正在进行III期临床评估其对局限性前列腺癌的治疗和小肾肿瘤治疗的I/II期临床试验。它可以被长波长的光（763 nm）深组织穿透并从血流中迅速清除。

放射性核素¹⁰³Pd（半衰期17天，电子捕获衰变）1989年被引入近距离放射治疗。一项历时11年的研究发现，与¹²⁵I的使用行比较，利用¹⁰³Pd治疗斑块脉络膜黑素瘤的放射治疗结果改善了视觉功能。目前，¹⁰³Pd正处于治疗早期前列腺癌症的III期临床试验阶段。

银（Ag, Z = 47）在日常生活中以其强大的抗菌性能而闻名。追溯到很久以前，18世纪银被用于伤口处理。19世纪，银以硝酸盐的形式被用于治疗溃疡，银离子被鉴定为抗菌剂。20世纪20年代，胶体银被FDA批准用于伤口处理。1968年，硝酸银与磺胺类抗生素结合生产磺胺嘧啶银，一种用于烧伤治疗的局部抗菌剂。由于耐药细菌的出现和增加，含银的伤口敷料常被用来代替处方抗生素。银释放敷料是否能预防下肢疾病的血运重建伤口并发症的IV期临床试验正在进行。银纳米颗粒也被评估为抗病毒药物和用于药物输送。

人体内有镉（Cd, Z = 48）（约56毫克），虽然它在非常低的剂量可能是必需的，但它通常被认为是有毒的。镉(II)有一个高亲和力的硫配体，例如在蛋白质金属硫蛋白，它可以取代天然来自Zn(Cys)4个位点的Zn²⁺，这可能与Cd的细胞毒性有关。有趣的是，海洋硅藻T. weissflogii中依赖镉的碳酸酐酶，当只有低浓度的锌可用时，使用Cd作为天然金属辅因子。

铪（Hf, Z = 72）没有已知的生物学作用。在50 nm直径的球体氧化铪功能化的负表面（NBTXR3）非常有趣。NBTXR3纳米颗粒可被肿瘤细胞有效吸收，并可增强放射治疗的效果。他们在晚期软组织肉瘤和头颈部癌的I期临床开发中。

钽（Ta, Z = 73）以其惰性和硬度而闻名于世，是一种常用的骨修复金属植入物。Ta的多孔性为骨的长入提供了机械连接支架。

钨（W, Z = 74）不是人类所必需的。它在生物系统中最常遇到在钨酸[WO₄]^2-中为WVI。钨酸钠具有抗糖尿病的特性。口服[WO₄]^2-能使几种1型和2型糖尿病动物血糖正常化。在原代培养的肝细胞中，钨酸钠的作用方式类似胰岛素，增加糖原的合成和积累，并诱导短暂细胞外信号调节激酶1和2 (ERK1/2)的强烈激活。细菌中的一些氧化还原酶以类似于钼的方式利用钨。人们也在研究聚氧钨酸盐在其他医学上的应用，包括抗病毒、抗菌、抗癌和治疗阿尔茨海默病。

铼（Re, Z = 75）的放射性同位素，¹⁸⁸Re（半衰期16.9 d， β−发射极）和¹⁸⁶Re（半衰期3.8天，通过电子俘获和β衰变−放射），用于治疗癌症。用¹⁸⁶Re标记的胶体硫颗粒用于治疗类风湿关节炎的滑膜切除术，¹⁸⁸Re -1,1-羟乙基二膦酸盐（¹⁸⁸Re-HEDP）用于缓解前列腺癌患者骨痛。¹⁸⁸Re P2045目前处于小细胞肺癌及其他晚期神经内分泌癌的治疗I/II期临床试验。P2045是一种由11个氨基酸组成的生长抑素类似肽，对SSTR具有很高的亲和力。SSTR在小细胞肺癌和非小细胞肺癌和许多恶性肿瘤的瘤周血管中均有表达。

贵金属锇（Os, Z = 76）目前唯一的医疗用途是水注射剂四氧化锇（OsO₄）用于破坏慢性炎症关节炎关节中的病变组织。OsO4作为一种超氧化物歧化酶模拟物，催化超氧化物歧化酶的发生，超氧化物是一种主要的炎症种类。有机锇芳烃配合物显示出抗癌药物的前景。

铱（Ir, Z = 77）作为放射性核素¹⁹²Ir（半衰期73.8天）在临床上用于癌症近距离放射治疗。目前正在进行B2期和C期前列腺癌的III期评估以及GAMMA-Iridium-192导管治疗冠状动脉疾病的I/II期试验。铱(III)复合物可以作为蛋白激酶和蛋白蛋白相互作用的抑制剂，光活性多吡啶基铱配合物是潜在的光动力治疗候选者。有机铱(III)环戊二烯配合物有望成为抗癌试剂。有些酶似乎可以在细胞中通过催化NADH和NAD+转换，由氢化物生成Ir^III 。

目前应用最广泛的癌症化疗药物是铂（Pt, Z = 78）复合物，现在占所有治疗的50%。最初的药物是顺铂cis-[PtCl₂(NH₃)₂]起源于20世纪60年代密歇根州立大学的Barnett Rosenberg实验室，现在已经加入了它的类似物卡铂顺-[Pt(1,1-二羧基环丁烷)(NH₃)₂]和奥沙利铂[Pt(1R, 2r -1,2-二氨基环己烷)(草酸)]已经得到了全世界的认可。奈达铂、洛铂和七铂获批用于日本、中国和韩国。脂铂，由顺铂和由二蛋酰磷脂酰、大豆磷脂酰胆碱(SPC-3)、胆固醇和胆固醇组成的脂质体甲氧基聚乙二醇-双硬脂酰磷脂乙醇胺（mPEG2000-DSPE）完成III期临床试验。高正电荷的Pt₂和Pt₃配合物形成了一种有趣的新型强效剂。

图7. 已获批准用于临床的铂抗癌复合物

人们对目标载体铂类药物的纳米颗粒配方很感兴趣。铂类药物的主要细胞靶点是DNA，但人们对蛋白质的作用越来越感兴趣，尤其是铜转运蛋白CTR1。具有低旋d6结构的铂(IV)配合物是一种有兴趣的前药物，在体内是否可以通过化学方式（如硫醇或抗坏血酸）或光照射来还原到活跃的Pt^II。含有共价连接的Pt^IV聚合物缀合物的聚合物纳米颗粒在循环过程中是稳定的，通过内吞作用进入靶细胞，并且由细胞内酸性环境触发快速药物释放。

金（Au, Z = 79）在医学（温疗）上的使用可以追溯到古代，当时中国印度的行医者用黄金治疗包括关节炎在内的许多疾病。罗伯特·科赫氰化金溶液的抗结核特性的发现推动了金化合物在医学上的现代应用。从20世纪30年代，金(I)配合物包括Na₃[Au(S2O₃)₂] (Sanocrysin)、原硫酸盐（心肌素）、和原硫葡萄糖（Solganol）已肌肉注射，并在1986年，口服药物金（三乙基膦）金(I)四乙酰硫葡萄糖（Ridaura）加入这些药物。原硫酸盐和原硫葡萄糖是聚合体硫代硫原子桥接Au(I)离子，形成线性S - Au - S配位。黄金的药物靶点很可能是蛋白质，特别是半胱氨酸硫硫和硒化半胱氨酸中的硒，如线粒体硫氧还蛋白还原酶（TrxR）。

人们有兴趣将奥拉诺芬用于其他类型的治疗，如抗艾滋病毒，慢性淋巴白血病和鳞状细胞肺癌。金纳米颗粒的潜力（AuNPs）目前正在被探索，许多实例的AuNPs偶联肽或抗体被研究作为基因调节剂，药物载体，光热治疗剂显像剂。近年来，金硫芬被发现对阿米巴痢疾的抑制作用有所增强。

如今，汞（Hg, Z = 80）在治疗中的使用正在减少。在早期，Hg作为抗生素用于治疗梅毒，是利尿剂，防腐剂，镇痛药和泻药的有效成分。牙科用汞齐填充物的汞含量按重量计算约为40%。硫柳汞，一种有机汞化合物，具有防腐和抗真菌的特性。它主要用于作为一种抗菌防腐剂在二十世纪中叶的疫苗中预防不良葡萄球菌感染等影响。它没有降低疫苗的效力。有人担心硫柳汞可能引发或导致儿童自闭症，但事实可能并非如此，有待证实。一些不推荐给幼儿的疫苗仍然含有硫柳汞，如白喉和破伤风处方，以及世界卫生组织认为没有确凿的证据表明硫柳汞具有毒性。

图8. 抗菌Hg^II剂硫柳汞，口服抗关节炎药物金硫芬和可注射抗关节炎AuI药物原硫酸盐(心肌素) 的聚合物结构。

(c) 镧系元素和锕系元素(第3+组)

镧（La, Z = 57）以La₂CO₃ （Fosrenol）的形式在2004年被批准用于治疗高磷血症，一种电解质失衡，导致体内血液磷酸盐水平升高。因此，在肾功能衰竭的患者中，高磷血症更为严重FGF-23水平升高，继发性甲状旁腺功能亢进和进展性血管钙化增强。Fosrenol作为磷酸盐粘合剂，通过形成不溶性的磷酸镧配合物减少磷酸盐的吸收。体外实验表明，La³⁺与磷酸盐结合pH值为3-7，大约97%的有效磷酸盐结合在pH值3和5之间。在pH值7的模拟胃液中，La³⁺的浓度为两倍磷酸盐的摩尔浓度时，67%的磷被结合。

有趣的是，在中国镧、铈和镨化合物已被用作饲料已有50多年的历史。这是有据可查的，少量的这些添加剂会导致猪，牛，羊，鸡的体重增加。

铈（Ce, Z = 58）具有抑菌特性；它以硝酸铈的形式以pH依赖的方式对细菌具有广谱抗性。在大肠杆菌中，Ce很容易被吸收进入细胞的细胞质，与哺乳动物细胞相比，有明显的抑制细胞呼吸、葡萄糖代谢和摄氧量的作用。Ce³⁺硝酸银磺胺嘧啶配方（也称为易燃物）已用于治疗烧伤伤口。硝酸铈被认为对由高分子量（3MDa) 脂质蛋白复合物引起烧伤后免疫抑制有保护作用。

钐（Sm, Z = 62）放射性核素¹⁵³Sm （β−衰变，半衰期1.9天）是其中比较多的广泛使用的放射性药物，如¹⁵³sm -乙二胺四甲基膦酸酸（¹⁵³Sm-EDTMP）可稳定成母细胞转移骨病变患者的疼痛。¹⁵³Sm-EDTMP在37MBqkg⁻¹体重的剂量下具有良好的耐受性，显示出对骨骼组织的亲和性。静脉给药后，约50-60%的这种复合物在给药后2-3小时内被浓缩到骨中，为报道的寻骨量最高放射性药物。它在骨骼中有一个小范围的发射（1.7毫米），因此限制骨髓和邻近组织暴露于辐射。目前¹⁵³Sm-EDTMP是处于高危骨肉瘤和乳腺癌转移治疗的II期临床试验，对于复发或难治性多发性骨髓瘤和骨痛患者仅用于骨骼以及与唑来膦酸或帕米膦酸盐联合的I/II期试验。

在医学上使用铕（Eu, Z = 63）的例子很少。它有潜力成为PARACEST磁共振造影剂。顺磁性金属配合物常被用作外源物造影剂减少水质子的弛豫时间，从而增强组织对比磁共振成像。铕(III) DOTA -四酰胺配合物可作为单线态磁共振传感器氧气(¹O2)。该络合物与¹O2快速反应形成内过氧化物衍生物通过化学交换饱和，导致Eu³⁺结合的水峰偏移约3 ppm。这对于光动力过程中细胞中单线态氧治疗的检测是有用的。发光Eu³⁺掺杂的纳米多孔二氧化硅纳米球与叶酸功能化N-羟基琥珀酰亚胺酯分子被设计用于增强癌症的细胞成像。

现在每年有数百万剂量的钆（Gd, Z = 64）被用作造影剂核磁共振成像。钆(III)具有7个未配对电子，电子弛豫时间较慢，有效地放松H2O质子，从而增加MR图像的对比度。多亏了具有较高的热力学和动力学稳定性，如[Gd(DTPA)(H2O)]2−(1988年批准临床使用，名为gadopentetate dimeg mine, Magnevist)和[Gd(DOTA)(H2O)] - (Dotarem)，它们可以安全地以克量注射。大的GdIII离子（半径约1.2 Å）可以容纳8个配位原子从螯合配体加一种能与本体水迅速交换的水配体。有人担心可能会产生副作用特别是由体内Gd(III)的释放（例如Ca(II)的置换）引起的不太稳定的造影剂。目前，Gd正在进行IV期临床试验评估肾功能受损患者的骨潴留。

放射性同位素钬（Ho, Z = 67）¹⁶⁶Ho被用作¹⁸⁸Re的替代物，因为它适合内部放射治疗的特点。¹⁶⁶Ho半衰期为26.8 h，能发射高能量和低能量，容易被伽玛相机检测。在韩国壳聚糖与¹⁶⁶Ho的功能化被用作癌症放射性药物。聚（l -乳酸）微球负载¹⁶⁶Ho -乙酰丙酮用于不可切除的肝脏恶性肿瘤患者的动脉内放射栓塞。这些微球已经完成了治疗肝转移的I期试验并将很快开始不可切除肝转移的II期试验。

镱（Yb, Z = 70）放射性同位素¹⁷⁵Yb也表现出有利的衰变特征,半衰期为4.2天，最大β能量480 keV。¹⁷⁵Yb标记的聚氨基膦酸酯已被评估用于骨转移的保守治疗。这些复合物具有较高的骨摄取，而在软组织中摄取极少，以及快速的血液清除率。镱-169是γ发射器，半衰期长得多，为32天，正被探索作为血管内近距离放射治疗的一种潜在疗法。

镥（Lu, Z = 71）的¹⁷⁷Lu放射性核素，半衰期6.7天，具有放射性可用于治疗和SPECT成像。两种放射标记抗表皮药生长因子受体（EGFR）抗体已评估其EGFR靶向和放射免疫治疗疗效。两者都显示出良好的肿瘤吸收和显著延缓肿瘤生长。联合¹⁷⁷Lu-IMP-288肽和抗体的预靶向放射免疫治疗能提供比直接标记抗体更高的辐射剂量到肿瘤，目前是在治疗小细胞肺癌的临床I/II期试验中。

锕（Ac, Z = 89）的放射性同位素²²⁵Ac，放射性半衰期为10天，是一种有用的放射性药物。它的级联衰变产品包括²¹³Bi用于靶向放射治疗。适用于轻微疾病的治疗，包括血液病、感染和腔室性癌症。Lintusumab-Ac225是即将进入I/II期临床试验，联合阿糖胞苷治疗老年糖尿病患者未治疗的急性髓系白血病（AML）和锕-225标记的人源化抗CD33单克隆抗体HuM195正在完成晚期髓系恶性肿瘤患者的I期试验。

小结

所以，对于放射性元素，大家没有必要谈虎色变，在生命过程中，放射性元素扮演着恶魔与天使的双重角色。即可以导致人体正常细胞的死亡或变异，进而导致人体器官的功能障碍，还可能导致肿瘤的发生等，甚至引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害；同时它还可以用于医疗照射，对检查和治疗人们的某些疾病有着重要作用。

天然辐射存在于我们整个自然界。我们喝的水、呼吸的空气，里面都含有少量的放射性元素，我们体内也有相当量的放射性元素，给我们带来从内到外的电离辐射。要完全隔绝这些辐射是不可能也是没有必要的，只要人体受到的辐射量不超过一定的标准，就可以认为是安全的。