磁性氧化鐵納米顆粒以其優(yōu)異的磁共振造影增強(qiáng)功能及生物安全性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展示出了廣闊的應(yīng)用前景。過(guò)去10年，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員圍繞磁性納米材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，系統(tǒng)地開(kāi)展了大量的研究工作（J. Mater. Chem., 2009, 19, 6274）。
研究人員建立了高質(zhì)量水溶性Fe3O4納米晶體的“一鍋”反應(yīng)制備方法（Chem. Mater., 2004, 16, 1391），并探索了Fe3O4納米晶體的形成機(jī)理（Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 123），在相關(guān)機(jī)理的指導(dǎo)下制備了具有超級(jí)溶解性質(zhì)的Fe3O4納米顆粒（J. Phys. Chem. B, 2008, 112, 14390）。
他們建立了生物相容性Fe3O4納米顆粒的“一鍋”反應(yīng)制備技術(shù)（Adv. Mater., 2005, 17, 1001），發(fā)現(xiàn)了生物相容性Fe3O4納米顆粒的尺寸控制新機(jī)制，并在不改變反應(yīng)配方的情況下，成功地實(shí)現(xiàn)了生物相容性磁性Fe3O4納米顆粒的尺寸控制合成（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19512）。在此基礎(chǔ)上，制備了用于揭示納米顆粒體內(nèi)分布的放射性111In摻雜生物相容性Fe3O4納米顆粒（Chem. Commun., 2014, 50, 2170）。此外，還探索了生物相容性磁性納米顆粒在腦部磁共振成像（Magn. Reson. Imaging, 2007, 25, 1442）及血腦屏障研究方面的應(yīng)用（ACS Nano, 2012, 6, 3304）。
他們以磁性Fe3O4納米顆粒為核心，發(fā)展了腫瘤特異性磁共振、磁共振/核醫(yī)學(xué)雙模態(tài)分子影像探針的構(gòu)建方法及體內(nèi)應(yīng)用方法（Adv. Mater., 2006, 18, 2553，被引用225次；Mol. Pharm., 2009, 6, 1074），深入揭示了Fe3O4納米顆粒與血漿高豐度蛋白的相互作用機(jī)理（J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 21270）。
借鑒上述研究，他們還發(fā)展了基于NaGdF4納米顆粒的腫瘤磁共振分子影像探針（ACS Nano, 2013, 7, 330）以及基于NaGdF4:Yb,Er納米顆粒的磁共振/光學(xué)雙模態(tài)腫瘤分子影像探針的構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)了尺寸小于2 mm腫瘤的活體檢測(cè)（ACS Nano, 2013, 7, 7227）。
從理論上講，磁性納米晶體的磁共振造影增強(qiáng)效果強(qiáng)烈依賴于納米顆粒的尺寸、聚集狀態(tài)和表面修飾結(jié)構(gòu)等。然而，與前者相比，表面修飾對(duì)磁性納米顆粒弛豫性質(zhì)的影響還沒(méi)有得到深入系統(tǒng)的研究。
最近，在基金委、科技部和科學(xué)院的資助下，該課題組深入研究了表面修飾對(duì)磁性納米顆粒弛豫性質(zhì)的影響機(jī)制。他們首先設(shè)計(jì)合成了三種末端具有不同螯合基團(tuán)的PEG2000配體，通過(guò)配體置換，得到了Fe3O4核心尺寸相同但表面修飾結(jié)構(gòu)不同的生物相容性納米顆粒。研究發(fā)現(xiàn)，配體螯合基團(tuán)的共軛結(jié)構(gòu)可顯著增強(qiáng)Fe3O4納米顆粒的T2磁共振造影性能。然后結(jié)合理論分析，他們深入探討了配體螯合基團(tuán)對(duì)Fe3O4納米顆粒的磁共振造影性能的影響機(jī)制。一般來(lái)講，減小Fe3O4納米顆粒的尺寸可有效提高其T1造影性能，但同時(shí)會(huì)減弱其T2造影效果。然而，利用配體螯合基團(tuán)效應(yīng)，在減小納米顆粒尺寸獲得優(yōu)異T1造影性能的同時(shí)，可最大限度地保持小尺寸Fe3O4納米顆粒的T2造影效果。最后，利用異羥肟酸PEG修飾的3.6 nm Fe3O4納米顆粒作為磁共振造影劑，成功實(shí)現(xiàn)了活體腫瘤的T1和T2雙模態(tài)磁共振成像檢測(cè)。相關(guān)研究工作已經(jīng)在近期被接受發(fā)表，見(jiàn)Adv. Mater., 2014, 26(17), 2694-2698。
化學(xué)所在氧化鐵納米磁共振造影劑研究中取得進(jìn)展
