在小动物成像模式中,单一的X射线计算机断层扫描(CT)成像与荧光分子成像分别存在各自的优点与不足。然而,CT与荧光成像的结合却是一种理想的双模式分子成像模式,它可实现分子功能成像与组织结构成像的完美统一。与之相对应的CT/荧光双模式探针则是实现这两种成像技术融合的前提条件与关键条件之一。目前,CT/荧光双模式探针主要采用贵金属或者碘与有机染料相结合得到的,但在探针的设计、制备与生物应用中存在诸多问题。如某些CT造影剂对荧光化合物有淬灭效应,CT/荧光双模式探针的粒径大小、表面修饰等因素,对探针在体内的生物相容性均有影响,CT/荧光双模式探针体内和体外CT造影能力或者荧光强度较低等,这些都与CT造影剂和荧光化合物有关。与已报道的贵金属CT造影剂相比,金属铋(Bi)具有更高的原子序数和X线衰减系数、原料低廉、毒性较低,是一种潜在的CT造影剂。量子点(QDs)则是一种优异的荧光分子探针,表面易被功能化、高荧光产率等优点使其在双模式探针的生物应用中更具优势。因此,研制具有生物相容性的CT增强与荧光的混合纳米探针,对双模式成像以及生命科学的研究有着重要的临床应用价值。本研究完成的主要内容如下：(1)采用‘’hot injection"方法制备了油溶性硫化铋纳米颗粒,再利用三嵌段共聚物Pluronic F127(PF127)的两亲性进一步对纳米颗粒进行表面修饰,得到PF127修饰的水溶性硫化铋(Bi2S3-PF127)纳米颗粒。透射电镜结果显示,纳米Bi2S3-PF127为棒状结构,长14.85±1.70nm,宽4.79±0.63nm,分散性较好。通过长时间考察探针在不同温度条件下水动力学尺寸、多分散性指数(PDI)以及Zeta电位的变化,结果发现4-37℃条件下,温度对纳米Bi2S3-PF127影响不大,探针具有较好的稳定性。对小鼠Balb/C尾静脉注射纳米Bi2S3-PF127后的CT成像结果表明,该探针具有明显的CT造影增强效果。同时,我们进一步研究了Bi2S3-PF127在小鼠体内的毒性,各主要器脏的组织病理学检查结果未发现结构改变,肝脏毒性实验没有发现纳米颗粒的不利影响,血液分析也表明其具有良好的血液安全性。利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定Bi3+浓度,研究该探针在小鼠体内生物分布,结果表明注射48h后,探针基本上被清除。此外,探针的血液的半衰期为5.0h也说明其具有长循环时间。这些实验结果表明PF127修饰的水溶性硫化铋具有很好的生物相容性和安全性。(2)采用反相微乳液一锅法制备具有CT和荧光造影能力的双模式探针。即在反相微乳液体系首先合成纳米Bi2S3,再加入QD,之后利用TEOS水解将纳米Bi2S3和QD包裹在生成的纳米二氧化硅中,最后用PEG硅烷化试剂对颗粒表面进行修饰,最终得到大小均一、粒径约为50nm的纳米Bi2S3-QD@SiO2-PEG探针。体外实验结果表明,该纳米探针具有明显的CT造影增强效果及荧光成像能力,当铋浓度为15mg/mL时,CT值约为2000HU,明显优于纳米碘油造影剂；细胞毒性实验也表明当Bi浓度高达2.70mg/mL时,小鼠巨噬细胞RAW264.7的生长没有受到明显抑制,存活率高于85%。小鼠的体内实验表明,该探针在体内同样有着优良的CT造影增强效果及荧光成像能力,相对医用碘造影剂具有更长的循环时间,可达到4小时以上,是一种良好的双模态成像造影剂。(3)利用磷脂双分子层结构的优势,采用PEG-磷脂将油溶性的纳米硫化铋与CdSe/ZnS量子点复合包覆形成一种直径约为50nm的混合纳米颗粒,并对其体外和体内的毒性、CT造影效果和荧光成像性能进行了研究。实验结果表明,该混合纳米颗粒在体外具有明显的CT造影增强效果及荧光成像能力,当铋浓度为15mg/mL时,CT值约为700HU,明显优于常规的碘造影剂。研究探针在不同温度条件下的稳定性,结果表明在两个月的时间内,混合探针的水动力学尺寸、PDI和Zeta电位无明显变化,温度对混合纳米Bi2S3-QD@DSPE颗粒影响不大,稳定性好。细胞毒性实验也表明当Bi浓度高达3.14mg/mL时,小鼠巨噬细胞RAW264.7的生长没有受到明显抑制,存活率高于85%。小鼠的体内实验表明,该混合纳米颗粒在体内有着优良的CT造影增强效果,小鼠整体和主要器脏的荧光成像结果表明,探针具有长的循环时间(>4h),24h后在肝脏和肾脏有少量残留,是一种良好的双模态成像造影剂探针。同时,我们也对小鼠注射探针后主要器官进行了组织切片观察,并对小鼠血液中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)、白细胞计数(WBC)、红细胞计数(RBC)、血红蛋白浓度(HGB)和血小板计数(PLT)进行了检测,结果表明,该混合纳米探针对小鼠各个器脏的正常功能均未发现有明显的影响。因此,该混合纳米探针在CT-荧光多模态成像中具有很大的应用前景。综上所述,本文基于金属Bi,制备了低毒、生物相容性好以及CT造影良好的的纳米Bi2S3-PF127颗粒。结合CdSe/ZnS,制备了纳米Bi2S3-QD@Si02-PEG颗粒,使其能够在细胞与小鼠体内CT/荧光双模式成像。通过改进探针的原料以及设计,利用PEG-磷脂,制备了具有良好的稳定性和生物相容性的混合纳米Bi2S3-QD@DSPE颗粒,不仅能够在细胞与小鼠体内CT/荧光双模式成像,而且在小鼠体内安全性好。文本研究为双模式成像的设计、细胞和动物活体成像、在体评价、肿瘤靶向诊断提供了新方法。