临床诊断对于造影增强的磁共振成像具有重大需求。传统超顺磁氧化铁T2造影剂对比度低、易产生伪影、易造成误诊以及钆基T1造影剂的肾毒性、中枢神经系统的长期滞留等问题,促进了发展和应用亚五纳米氧化铁颗粒基磁共振T1成像造影剂来实现更安全更有效的影像探测与诊断。当前在亚五纳米氧化铁颗粒基磁共振T1造影剂这一领域的已经取得了长足的进展,但是在高灵敏肿瘤成像中仍然面临巨大挑战,这是因为具有普适性的单分散亚五纳米铁氧体颗粒的制备方法仍然缺少,亚五纳米铁氧体颗粒中组分与T1信号增强之间的关系仍不明确,肿瘤组织与正常组织之间的对比度仍然不显著,这些原因成为严重制约纳米诊疗学临床推进的瓶颈。基于此,我们突破了传统水相非扩散限制法与共热分解法中多前躯体分解动力学的限制,开发了具有普适性的动态同步热分解法制备亚五纳米铁氧体颗粒。芥酸铁和金属油酸复合物前驱体相似的热分解动力学促进了动态同步热分解的成功开发。亚五纳米锰铁氧体颗粒(UMFNPs)为模型系统,所制备的亚五纳米锰铁氧体颗粒尺寸小,尺寸分布均匀,结晶度高,并且符合锰铁氧体中锰铁原子1:2的化学计量比。系统的比较研究显示动态同步热分解实现了成核掺杂过程,这对于控制亚五纳米铁氧体颗粒的尺寸与尺寸分布非常重要,并且动态同步热分解法具有很好的普适性可以制备亚五纳米锰、钴和镍铁氧体纳米颗粒。磁学性质研究表明亚五纳米锰铁氧体颗粒在室温下展现出超顺磁性;2,3和3.9 nm锰铁氧体颗粒饱和磁化强度值分别为18.59,24.91和29.18 emu g-1。采用磷酸化聚乙二醇单甲醚进行表面修饰,对其进行稳定性研究,结果表明亚五纳米锰铁氧体颗粒可以在水溶液、不同浓度盐溶液以及10%胎牛血清中保持稳定12天。这些结果表明亚五纳米锰铁氧纳米颗粒成功制备。亚五纳米锰铁氧体颗粒作为模型系统,研究其组分与弛豫效能之间的关系。研究发现,由于掺杂Mn2+缩短水分子在颗粒表面停留时间,使内球弛豫贡献作用显著,成为亚五纳米锰铁氧体颗粒造影性能提高的主要原因。亚五纳米锰铁氧体颗粒T1弛豫率最高可达8.43 m M-1s-1,是相同尺寸下其他铁氧体纳米颗粒中r1弛豫率最高的,是临床造影剂T1弛豫率的两倍。亚五纳米锰铁氧体颗粒可作为高效的血管与肝脏成像造影剂,可高清晰分辨0.47 mm的血管。药代动力学研究表明,亚五纳米锰铁氧体颗粒血液半衰期是0.31 h,60 h内大约有67.40%通过肝脏清除,30.33%通过肾脏清除。生物安全性结果显示亚五纳米锰铁氧体颗粒对大鼠的心、肝、肺、肾、脾、脑等组织没有急性毒性和亚急性毒性。为了显著性的提高肿瘤组织与正常组织对比度,我们设计开发了针对前列腺癌的主动靶向T1造影剂。该造影剂通过将谷氨酸尿素修饰到亚五纳米锰铁氧体颗粒表面而实现。该主动靶向造影剂具有在细胞层面较好的生物相容性与高的前列腺癌LNCa P细胞靶向效率。活体前列腺癌皮下移植瘤成像研究表明,该主动靶向造影剂可以显著性的提高肿瘤与正常组织对比度19.8%。基于亚五纳米锰铁氧体颗粒的主动靶向T1造影剂的成功开发有助于实现高灵敏肿瘤成像。肝脏是肿瘤转移与生长的高频位点,因此开发肝脏特异性造影剂,实现造影增强的磁共振成像探测肝肿瘤具有重要意义。针对肿瘤的异质性和主动靶向造影剂的脱靶效应,我们将含有乙氧基苯甲基官能团的聚乙二醇衍生物修饰到亚五纳米锰铁氧体颗粒上,开发了基于亚五纳米锰铁氧体颗粒的肝脏特异性造影剂,该造影剂可以高效富集在肝脏实质而不在肝肿瘤富集。安全性研究结果表明,亚五纳米锰铁氧体颗粒基肝脏造影剂对大鼠血液与组织没有显著性毒性。兔子VX2肝脏肿瘤模型磁共振成像研究表明,基于亚五纳米锰铁氧体颗粒肝脏特异性造影剂可以显著增强肝实质T1信号,而肿瘤T1信号未增强,显著提高肝实质与肝肿瘤对比度达84.1%。该造影剂有效克服了肿瘤主动靶向造影剂的脱靶效应与肿瘤异质性问题,为开发高灵敏造影剂提供了新思路。本文针对氧化铁纳米颗粒基磁共振成像造影剂发展里程中所面临的关键科学问题,从源头出发提出了普适性的动态同步热分解法,成功制备了亚五纳米锰铁氧体颗粒模型系统,明确了亚五纳米铁氧体颗粒组分与T1信号增强之间的关系,开发了肿瘤成像的高灵敏造影剂。本文为基于亚五纳米铁氧体颗粒基磁共振造影剂的发展奠定了理论与应用研究基础,有助于推进基于亚五纳米铁氧体颗粒临床转化进程。