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金属富勒烯因结构奇特、性质新颖而众所瞩目，是最近十多年来纳米材料领域科学研究的热点之一，其在生物医学领域具有广阔的应用潜质。本文关注于研发金属富勒烯类物质作为磁共振造影剂，对金属富勒烯制备的改进、金属富勒烯衍生化反应及其电子性质、水溶性金属富勒烯的弛豫性能及其医学影像学应用进行了系统研究。
1.优化了Gd@C82的合成、提取、分离条件：以掺Gd2O3/Ni复合石墨块经2100℃高温烧结切割成棒，原位活化处理碳棒；定量地用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)高温高压法一步提取；用两类互补型色谱柱同步进行初次分离和二次分离的HPLC法两步分离。经以上改进后，5 g碳炱最终可获取纯度为99.5%的Gd@C82约1.0 mg。
2.成功合成了Gd@C82的三类水溶性衍生物：合成了Gd@C82的水溶性多羟基环氧化物，经葡聚糖凝胶柱分离纯化获得平均加成数目不同的四种羟基化环氧化物；利用叠氮乙醇与Gd@C82的叠氮化加成反应，首次成功合成了水溶性的Gd@C82亚胺基衍生物；通过Bingel反应，首次成功合成了一系列单、双及多加成的Gd@C82丙二酸酯衍生物，再经Hirsch反应水解而合成水溶性的金属富勒烯羧基化衍生物Gd@C82[C(COOH)2]n(n=6，8)。
3.利用同步辐射光电子能谱法，通过X射线光电子发射谱，确定Gd@C82的多羟基环氧化物和亚胺基衍生物外接基团数目：通过X射线吸收谱和价带光电子能谱，分析各元素电子态的占据情况，探讨了不同外修饰对碳笼内包金属原子电子性质的影响程度及内包金属原子对外接基团中不同原子电子性质的影响。
4.对Gd@C82水溶性衍生物进行体外弛豫性能的研究，并深入探讨了外接基团的类型、数目以及各种理化参数对其纵向弛豫率的影响。
5.利用MRI技术对Gd@C82的多羟基环氧化物和羧基化衍生物的应用进行研究。通过对正常小鼠的活体成像研究了其对MRI成像的造影增强作用和生物学分布的变化规律：通过对荷瘤小鼠的活体MRI成像首次证实金属富勒烯Gd@C82O12(OH)24具备检测肿瘤的能力。