超声成像（Ultrasound imaging,简称USI）诊断技术因具有安全、适用面广、实时、可反复检查、对软组织鉴别能力强、灵活性高等优点,而成为目前应用最广泛的医学诊断技术之一。作为一种常用的超声成像造影剂,有机物包覆的气泡,特别是微纳米气泡体系表现出了非常好的超声显影衬度。最新进展是将微气泡超声造影剂与超顺磁性氧化铁纳米颗粒（Superparamagnetic iron oxide nanoparticles,简称SPIONs）磁共振造影剂结合起来,也就是本论文研究的有机物/纳米粒子复合包覆微纳米气泡的双模态造影剂体系,得到了非常好的USI和磁共振成像（Magnetic resonance imaging,简称MRI）效果。另外,这种双模态造影剂可以作为药物载体应用于医学诊断和治疗中。但这种双模态造影剂能够高效发挥它的作用需要满足一个条件,就是进入组织内必须保持一定的稳定性。如何评价它的稳定性是非常重要的课题。另外,为什么气泡达到亚微米尺度还能够表现出非常好的显影衬度?其内部的结构是怎样的?但由于它们尺寸在几微米及以下,对它们的检测面临着很大的难度。随着高分辨成像技术的发展,例如原子力显微技术（Atomic force microscope,简称AFM）和同步辐射软X射线谱学显微技术,有望解决上述科学问题。所以,本论文结合透射电子显微技术（Transmission electron microscope,简称TEM）,利用先进的AFM（Peak Force Quantitative Nano-Mechanical,简称PF-QNM模式）对聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）/四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子包覆的氮气微纳米气泡进行了成像,分析了单个微纳米气泡的力学性能并评估了它的稳定性;利用先进同步辐射技术——软X射线透射成像技术（Scanning transmission soft X-ray microscopy,简称STXM）对有机物/纳米粒子包覆的微纳气泡进行了壳膜成分和内部化学信息的研究并初步探索了磁性纳米气泡进入细胞内部的过程。这些研究必将对其在医学造影和靶向药物高效传输等应用提供重要的指导意义。主要研究进展包括两部分。第一部分是利用AFM的PF-QNM模式研究了单个PLGA/Fe3O4纳米粒子包覆的亚微米气泡的力学性能。通过扫描PLGA/Fe3O4纳米粒子包覆的亚微米气泡并改变不同负载获得系列力曲线,由力曲线分析气泡的弹性形变、非弹性形变和破裂等形变过程。在小的形变扫描负载力下,计算单个气泡的弹性模量和硬度信息。研究结果显示有机物/纳米粒子包覆的亚微米气泡的弹性模量为4.6±1.2 GPa,与气泡的尺寸无关,并且介于无机的中空小球和纯有机聚合物微球的弹性模量之间;其硬度为15.0±3.1 N/m,明显高于界面纳米气泡的硬度,并小于无机中空小球的硬度。说明这种包覆组合加强了气泡的力学性能,使其具有更好的稳定性。另外TEM成像也发现,大部分包覆微纳米气泡保持了非常好的形状,也说明它们具有较好的稳定性。这些实验结果为评价这种双模态造影剂进入生物体内发挥显影和药物输送作用具有一定的稳定性提供了实验依据。第二部分是利用STXM技术对单个有机物/纳米粒子包覆的微纳气泡进行壳膜成分和内部化学信息的探究。实验中我们研究有机物/Fe3O4纳米粒子包覆氧气的微纳气泡。不同元素对X射线有不同的吸收特征峰,我们在铁的X射线吸收峰能量处和铁的X射线吸收峰前的能量对气泡进行了双能量扫描,得到了气泡上铁元素的分布,铁元素的分布即为Fe3O4纳米粒子的分布情况,说明有机物/Fe3O4纳米粒子包覆的微纳气泡壳膜为有机物和纳米粒子混合的结构成分。然后在氧的K边对气泡进行堆栈扫描分析,得到了气泡内部的化学信息,证明了有机物/Fe3O4纳米粒子包覆的氧气微纳气泡内部氧气的存在。另外,实验结果显示,在连续的X射线透射扫描下,气泡壳膜的有机聚合物受到明显的辐射损伤。说明当包覆微纳米气泡尺寸超过一定尺寸（例如大于2微米）后,其在软射X线照射下不稳定。该研究首次提供了这种双模态造影剂内部的精细结构和化学信息。