功能化的表面。在这种情况下，MR活性层与二氧化硅外表面结合。
[0029] 图2说明了 SE(R)RS粒子与目前被认为是拉曼黄金标准的基歇尔（Kircher)等 人，（2012)自然医学（Nat Med) 18(5) :829-834(附录A)中所说明的粒子的拉曼光谱强度 的直接比较。如柱状图中所示，SE (R) RS粒子比先前所说明的粒子强47倍。
[0030] 图3显示典型的纳米粒子示踪分析（NTA)扫描的输出信息。NTA使得能够通过锁 定个别粒子散射的光并且跟踪其溶液中路径来精确定量粒子浓度和尺寸分布。通过简单地 计数所定义体积的粒子数目来测定浓度，同时使用爱因斯坦斯托克斯（Einstein-stokes) 等式根据布朗运动（Brownian motion)计算尺寸。当与TEM所提供的完整的形态信息组合 时，NTA允许对SE (R) RS粒子进行充分的特性描述。
[0031] 图4示出了具有植入侧腹中的去分化脂肉瘤的小鼠的一系列图像。应注意拉曼信 号描画出肿瘤轮廓：除白光（箭头）可见的肿瘤边缘以外，还存在可见的拉曼信号。
[0032] 图5示出了与图4中所示相同的、由外科医生使用他的肉眼切除大块肿瘤（对拉 曼信号不知情）之后的小鼠的一系列图像。应注意，在环绕被切除的肿瘤的切除床中存在 拉曼信号的残余边缘。组织学评估确认拉曼信号位置处的肿瘤。箭头指示具有吞噬的SE (R) RS粒子的肿瘤相关的巨噬细胞。
[0033] 图6A示出了在外科医生切除大块肿瘤之后，具有脂肉瘤的不同小鼠的图像，在切 除床中发现了多个较小拉曼信号灶（1、2、3、4以及5)。图6示出了检测到的细微癌转移。 将MPR-纳米星静脉内（尾静脉；150 μ I ;3nM)注射入带有去分化人类脂肉瘤异种移植物的 小鼠体内。在靠近大块肿瘤边缘Icm处获得手术期间的拉曼图像（24h后）。其恰当地检测 到多处微小转移灶。
[0034] 图7示出了在外科医生仅使用白光引导切除大块肿瘤（对拉曼信号不知情）之 后，与图6中所示具有相同肉瘤的小鼠的图像，在切除床中可见多个微小拉曼信号灶。如组 织学检验所表明，这些拉曼信号灶代表肿瘤相关的巨噬细胞。
[0035] 图8表明SE(R)RS粒子能够检测各种不同的肿瘤。示例性图像示出Ink4A-/_小 鼠模型中的两个自发肉瘤，rcas/tv-a模型中的大脑肿瘤和PyMT模型中的乳癌。在每个肿 瘤中，拉曼信号极好地描绘了肿瘤。
[0036] 图9表明SE(R)RS粒子描画胶质母细胞瘤（rcas/tv-a模型）的轮廓的能力。应 注意拉曼信号与肿瘤细胞（HA-标记（HA-tag)、01ig〇-2阳性染色）存在的高度相关性。通 过尾静脉静脉内注射RGD-MPR-纳米星（150 μ 1，3ηΜ)。在24小时之后，将小鼠处死，通过心 内注射PBS进行灌注，大脑嵌入石蜡中，在组织学上进行处理并且用雷尼绍（Renishaw)拉 曼显微镜进行成像。染色相邻切片以便于免疫组织化学观察。图像代表η=5个小鼠。当 针对胶质母细胞瘤细胞（α (=抗）-HA-标记和Oligo-2)比较拉曼信号与免疫组织化学染 色时，观察到高度一致性。观察超出主要肿瘤范围的较小拉曼阳性病灶（eNOS =内皮细胞； SMA =平滑肌细胞；IBA =小胶质细胞；GFAP =星形胶质细胞；NeuN =神经元）。
[0037] 图10表明SE(R)RS粒子描绘单个大脑肿瘤细胞（远离主要肿瘤的微小转移灶） 的能力。拉曼成像中的插图示出了单个拉曼阳性体元的放大图像。拉曼光谱证明SE(R)RS 粒子的存在。组织结构证明这一信号与信号大脑肿瘤细胞相关。单个拉曼阳性像素（在左 上方图像中为红色，在白色正方形内放大）与RCAS/tv-a胶质母细胞瘤模型中的免疫组织 化学的相关性。在较高放大率下检验与图9中相同的载片。所呈现的拉曼光谱确认拉曼阳 性像素确实代表纳米粒子。HA-标记阳性染色确认MPR-纳米星与胶质母细胞瘤细胞的存在 共定位。靠近肿瘤细胞位置的是小神经胶质细胞（IBA-1阳性）和较小血管（eNOS、SMA阳 性），解释了如何能将MPR-纳米星传输到这一位置。在这一小鼠模型中和人类胶质母细胞 瘤中通常可见位于主要肿瘤范围外的个别或较小群集肿瘤细胞。
[0038] 图11示出了一系列图像，其说明使用MPR-纳米星检测亚毫米尺寸化发育异常的 (癌变前）息肉和腺癌。所说明的实验是在APC min小鼠中进行，其为已知模拟人类"腺上皮 增生结肠息肉病"症候群（导致多种发育异常息肉和腺癌同时产生的病症）的小鼠模型。 应注意，拉曼成像显露APC min小鼠结肠和小肠（在纳米粒子注射24小时之后切除）内摄取 的SERRS纳米星的多个较小病灶（尺寸小于Imm)。随后这些病灶经组织学处理（参见图 12)，其确认他们代表发育异常的息肉或腺癌。
[0039] 图12示出了一系列图像，其说明使用MPR-纳米星来检测亚毫米尺寸的发育异常 的（癌变前）息肉和腺癌组织学确认。所呈现的图像示出来自图11中的小鼠的结肠的两个 片段。获得穿过拉曼阳性区域的两个组织学横切面并且用苏木精-伊红（H&E)和抗连环蛋 白IHC染色。切片1确认代表腺癌的病变，切片2确认发育异常的息肉，并且由此还确认如 本文所描述的MPR-纳米星不仅能够检测出极小的结肠癌症，还能够检测出其癌变前形式， 即发育异常的息肉，其将最终发展成侵入性腺癌。除此以外，这些数据还确认如本文所描述 的MPR-纳米星可以用作早期结肠癌检测的新方法。
[0040] 图13示出了一系列图像，其说明使用MPR-纳米星纳米粒子来检测前列腺癌。所 描绘的实验是在现有技术水平的遗传性自发性（Hi-Myc)前列腺癌小鼠模型中进行。小鼠 在小鼠前列腺中表达人类c-Myc。上面一行图像示出了注射MPR-纳米星的对照动物（相同 小鼠品系，但无 Myc突变）：在这一正常前列腺中未观察到拉曼信号。下面一行图像示出了 注射相同量MPR-纳米星的带有前列腺癌的小鼠（hi-Myc)的图像，由于存在肿瘤（照片）， 小鼠的前列腺明显变形。拉曼图像示出了 MPR-纳米星在肿瘤区域内积聚。
[0041] 图14示出了一系列图像，其说明使用MPR-纳米星来检测前列腺癌转基因小鼠模 型（Hi-Myc)中的切除床（resection bed)中极微小的残余肿瘤。在带有肿瘤的Hi-Myc小 鼠中进行前列腺切除术并且随后用拉曼成像法扫描切除床。免疫组织化学相关性显示，较 小的拉曼信号灶对应于与不能以其它方式观测并且将"遗漏"的残余的极微小前列腺癌。注 意到组织学肿瘤标记物与纳米粒子的存在之间的极佳相关性（"拉曼纳米粒子染色"=针 对PEG化二氧化硅纳米粒子表面的抗体）。
[0042] 图15示出了使用MPR-纳米星检测现有技术水平的遗传性MMTV-PyMT乳癌小鼠模 型中的乳癌的一系列图像。具有这一遗传突变的小鼠自发地在不同乳腺中发展多个乳癌并 且近似地模拟人类乳癌病变。应注意，来自MPR-纳米星的拉曼信号精确描绘了相同小鼠 中的多个3-6mm尺寸的乳癌的范围，包括较小的亚毫米肿瘤延伸部分。上面一行示出了沿 MMTV-PyMT小鼠上部乳腺和中间乳腺发展的乳癌的图像。下面一行示出了在MMTV-PyMT小 鼠下部乳腺内发展的乳癌。
[0043] 图16示出了使用MPR-纳米星检测细微肿瘤浸入皮肤的一系列图像。这一实验在 原位4T1乳癌小鼠模型中进行。4T1乳癌细胞株经转染以表达mCherry荧光。左侧的照片 示出了揭开上覆皮肤之后的大块肿瘤。在覆盖肿瘤的皮肤内，观测到微小的变厚区域，其具 有变色的中心区域（虚线白框中的箭头）。我们随后对这一区域（中间图像）进行拉曼成 像，其示出了描画所述区域的轮廓的拉曼信号。拉曼信号接近地匹配从皮肤发出的mCherry 荧光（右侧图像），证明在这一位置乳癌细胞的存在。
[0044] 图17说明了如实例中所描述的手持式拉曼检测方法的原理。
[0045] 图18示出了具有核心-卫星组态的代表性SE (R) RS粒子群体的TEM。
[0046] 图19示出了代表性本发明中所描述的不规则碎片形纳米星的??Μ。
[0047] 图20示出了从三个不同的受转移性乳癌影响的小鼠身上切除的淋巴结的图像。 小鼠已经注射（通过尾静脉）有SE(R)RS粒子并且在24小时之后处死小鼠并且切除淋巴 结。"洁净的"淋巴结示出了整个淋巴结中的同源（共振）拉曼信号，同时含有转移性乳癌 病变（通过组织学确认）淋巴结示出负反差。
[0048] 图21说明在本发明的一些实施例中具有基于纳米星组态的示例性粒子。A)涂布 有（共振）试剂-嵌入密封剂的固体金星形纳米级核心；B)由（共振）试剂-嵌入密封 剂、一定厚度的金壳层以及密封剂外壳层包围的固体金星形纳米级核心；C)共同地涂布有 密封剂、含有（共振）试剂-嵌入密封剂的金星形；D)由密封剂（具有或不具有共振剂）、 球形金壳层以及密封剂外壳层包围、含有（共振）试剂-嵌入密封剂的金星形壳层。
[0049] 图22说明在本发明的一些实施例中具有基于纳米晶体的组态的示例性粒子。A) 由至少1层较小尺寸化球形包围、由约5nm(共振）试剂嵌入密封剂间隔开的固体金球形内 部核心；B)由至少1层较小尺寸化球形包围、由约5nm(共振）试剂嵌入密封剂间隔开的金 球形纳米壳内部核心；C)由较小尺寸化纳米壳包围、由约IOnm(共振）试剂嵌入密封剂间 隔开的金球形纳米壳内部核心，外部壳层由嵌入密封剂中的固体粒子组成；D)嵌入含有密 封剂的（共振）试剂中的金椭圆形粒子。
[0050] 图23说明根据本发明的示例性粒子。A)由至少1层较小尺寸化球形包围、由约 IOnm(共振）试剂嵌入密封剂（和其变体）间隔开的固体金星形内部核心；B)由固体金纳 米级核心组成的纳米玫瑰，所述固体金纳米级核心被嵌入含有密封剂的（共振）试剂中的 同样尺寸化固体金粒子包围；C)由至少1层较小尺寸化球形和1层较大金纳米球包围、由 约IOnm(共振）试剂嵌入密封剂间隔开的金球形内部核心；D)具有固体金纳米级核心的纳 米嵌套体，所述固体金纳米级核心由多个（至少2个）含有密封剂的交替壳层（共振）试 剂和金或任何其它贵金属包围。
[0051] 图24说明在本发明的一些实施例中具有反相纳米星组态的示例性粒子。A)具有 (共振）试剂嵌入密封剂核心的反相纳米星；B)具有嵌入含有密封剂的（共振）试剂中的 固体球形金核心的反相纳米星；C)具有嵌入含有密封剂的（共振）试剂中的固体星形金核 心的反相纳米星；D)嵌入含有密封剂的（共振）试剂中的不规则碎片形纳米星。
[0052] 图25说明在给表面涂或不涂底漆的情况下将掺杂剂实体结合在粒子表面上的方 法。在上面的图中，表面底涂剂（例如3-巯基三甲氧基硅烷、PEG-硫醇等）替换覆盖剂并 且以此方式其提供粒子稳定，但更重要的是其赋予表面亲玻璃性（其充当底涂剂以便于密 封剂在其上生长）。因为表面底涂剂具有与覆盖剂相比更大的表面亲和力，所以掺杂剂实 体（例如（共振）拉曼试剂）与表面直接相互作用的倾向降低。在下面的图中，我们说明 一种方法，其中使用覆盖剂来替代表面底涂剂。因为覆盖剂与表面的相互作用不强，所以掺 杂剂实体（例如（共振）拉曼试剂）与表面相互作用的倾向提高。因此，因为由粒子产生 的SE (R) RS信号总强度取决于靠近粒子表面的（共振）拉曼报告子分子的数目，所以信号 显著增强。
[0053] 图26说明本文所描述的方法的两个实例。一种方法使用二氧化硅基表面底涂剂 (左侧）；另一种方法使用柠檬酸酯或抗坏血酸酯作为覆盖剂。部分水解TEOS用作二氧化 硅密封剂的示例性前驱体。
[0054] 图27呈现MRI、光声以及拉曼三种成像模式的MPR-纳米星的检测阈值图表。指示 浓度的MPR-纳米星嵌入孔板中的1%琼脂糖中并且成像。用白色虚线框指示具有仍可以检 测到的最低浓度MPR-纳米星的孔（调整窗口 /水平设置以提高右侧光声和拉曼数据可见 度）并且代表相应成像模式的检测阈值（MRI为0. 9nM，光声为600fM，拉曼成像为I. 6fM)。
[0055] 图28呈现比较MPR-纳米星与所建立的成像模式之间的检测灵敏度的图表，其中 MPR-纳米星的值来源于图21中的数据；正电子-发射-断层摄影法（PET)、焚光、MRI以及 CT的值来源于德伯格（Debbage)P、加斯克（Jaschke)W.分子成像与纳米粒子：侏儒演员的 巨大作用(Molecular imaging with nanoparticles: giant roles for dwarf actors). 组织化学和细胞生物学（Histochemistry and cell biology) .2008 ;130 (5) :845-75. 电子版 2008/10/01. doi : 10. 1007/s00418-008-0511-y. PubMed PMID: 18825403 ;路西克 (Lusic)H,格林斯塔夫（GrinstafT)MW. X射线计算机断层摄影造影剂（X-ray-Computed Tomography Contrast Agents).化学评论（Chemical reviews). 2012.电子版2012/12/06. doi: 10. 1021/cr200358s. PubMed PMID:23210836 ;以及马苏德（Massoud)TF,甘比尔 (Gambhir)SS.活的个体中的分子成像：用新的眼光看待基本生物过程（Molecular imaging in living subjects: seeing fundamental biological processes in a new light).基 因与发展（Genes&development). 2003 ; 17 (5