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肿瘤的早期诊断对恶性肿瘤的控制与治疗有着极其重要的意义。磁共振造影(MRI)具有组织分辨率高、无辐射伤害等独特优点,是目前临床应用最广泛的影像技术之一。然而,其检测灵敏度较低,通常需要借助MRI造影剂,以提高病变部位与正常组织的对比度。造影剂在进入人体或动物组织后可改变邻近组织的质子的弛豫率,从而改变信号强度,提高对比度。设计合成肿瘤靶向磁共振造影剂对于提高肿瘤诊断的灵敏度具有重要意义。肿瘤特别是早期肿瘤由于血管缺乏,导致肿瘤部分缺氧和呈弱酸性,为靶向肿瘤提供很好的靶点。本文针对肿瘤的缺氧和弱酸性设计合成了三种肿瘤靶向的纳米造影剂。首先,本文设计合成了一种基于苯磺胺的肿瘤靶向纳米四氧化三铁纳米颗粒(Fe3O4)造影剂,利用苯磺胺靶向缺氧肿瘤过表达的碳酸酐酶Ⅸ(CAⅨ),构建肿瘤靶向的造影剂。先利用3,4-二羟基苯基丙酸(DHCA)修饰高温热分解得到的油溶性Fe3O4,得到水溶性的Fe3O4-COOH,然后引入肿瘤过表达的CAⅨ的小分子抑制剂——磺胺基团(-SO2NH2),制备出了肿瘤靶向磁共振造影剂Fe3O4-SO2NH2。论文利用红外光谱,高效液相色谱,动态光散射,透射电镜等对造影剂的结构作了详细的表征。细胞与裸鼠肿瘤模型的MRI实验都表明了Fe3O4-SO2NH2更能降低肿瘤部位的信号强度。肿瘤切片的普鲁士蓝染色也说明了Fe3O4-SO2NH2与对照Fe3O4-COOH相比更能靶向肿瘤组织。其次,针对肿瘤的弱酸性环境,本文还制备聚乙二醇(PEG)修饰的四氧化三铁纳米颗粒造影剂,并通过在PEG末端引入pH响应的胺基,制备一种肿瘤pH响应的纳米MRI造影剂。该造影剂在正常组织中不带电荷,能够避免正常细胞的吞噬,延长其血液循环时间,而在酸性的肿瘤组织中带正电,促进其细胞内吞,从而实现肿瘤靶向造影。论文成功地在Fe3O4表面引入带N,N-二甲基氨基(-N(CH3)2)的PEG与单甲醚PEG(mPEG),分别制得纳米造影剂Fe3O4-PEG-N(CH3)2以及Fe3O4-mPEG(对照)。前者在pH=5的时候带正电,后者则始终保持电中性。两者的横向弛豫率均达到了270-280mM-1s-1,比临床造影剂菲立磁高近3倍,表明它们具有更造影能力。HepG2细胞中的T2加权MRI表明Fe3O4-PEG-N(CH3)2比对照组进入肿瘤细胞的能力更强。最后,本文还设计合成了一种基于氮氧基团的树枝状大分子肿瘤缺氧还原性MRI造影剂。首先合成以β-环糊精为核的聚甘油树枝状大分子造影剂,再利用双氧水氧化其表面的N,N-二甲基氨基得到N+-O-的结构。其类两性离子性质不仅能延长造影剂的循环时间,还能特异性地在肿瘤缺氧环境中被还原为带正电的三级胺结构,促进细胞内吞,并能与胞内大分子结合停留在细胞内,延长造影时间。所得造影剂弛豫率为13.4 mM-1s-1,是临床使用的小分子造影剂马根维显的3.1倍。荷瘤裸鼠的体内MRI实验发现注射带氮氧基团的造影剂的裸鼠,其肿瘤部位信号值远远高于对照组和马根维显,且维持高信号的时间也最久,显著增加对比度,更有利于肿瘤的诊断。