评估血管结构与功能对于肿瘤以及心脑血管疾病等重大疾病的医学诊疗具有非常重要的意义。磁共振成像（MRI）作为一种非侵入性的医学影像学手段,在软组织成像方面极具优势,并发展出对比增强磁共振血管造影（CE-MRA）、动态对比增强MRI（DCE-MRI）等技术可用于分析血管结构与功能。相比目前临床上常用的低场MRI（≤3 T）,超高场MRI（≥7 T）能够提供更高的分辨率和信噪比,因而在血管成像方面具有十分可观的应用前景。但是,超高场MRI同样需要引入造影剂来提高其灵敏度。在CE-MRA和DCE-MRI中,通常使用分子量较低的钆剂（GBCAs）作为T1造影剂,可在T1加权成像模式中使图像变亮,但因其循环时间短、在超高场下T1对比效果减弱等问题而不适用于高场下的血管成像。此外,基于超顺磁性氧化铁纳米粒子（SPIONs）的T2造影剂在T2加权成像模式中使图像变暗,但所产生的磁化率伪影在超高场下更为显著,同样不利于高场下的血管成像。而T1-T2双模态MRI可以提供互补的T1加权图像和T2加权图像,获得更加精确的诊断信息。因此,设计T1-T2双模态造影剂有助于实现准确、灵敏度高的超高场磁共振血管成像。本论文设计合成了铁基T1-T2双模态高场磁共振造影剂（P-UDIOC）并对其血管成像应用进行了研究。利用透射电子显微镜（TEM）、粒度电位仪、X射线衍射仪（XRD）表征了其形貌和晶体结构;通过粒度和电位的变化以及傅立叶红外光谱（FTIR）对其表面修饰进行表征。实验结果证明成功合成了尺寸均一且单分散的超小氧化铁纳米粒子,其晶型为γ-Fe₂O₃,表面成功修饰了聚乙二醇（PEG）并在水性介质中具有较高的稳定性。利用磁共振成像仪（7 T）对P-UDIOC在超高场下的体外磁共振成像性能进行了考察。磁共振T1加权成像图和T2加权成像图表明P-UDIOC在超高场下同时具有T1造影性能和T2造影性能,其纵向弛豫率（r1）为1.37 m M^-1s^-1,横向弛豫率（r2）为7.53 m M^-1s^-1,r2/r1为5.50,比值适中,在超高场下可作为双模态造影剂。进一步,分别构建了小鼠皮下瘤模型和小鼠原位肝癌模型,在超高场下考察了P-UDIOC的体内磁共振成像性能及其对肿瘤的诊断能力。磁共振结果表明,对于这两种不同的肿瘤模型,P-UDIOC均能在注射后较长时间内提高肿瘤组织的信噪比,因此P-UDIOC具有较好的超高场磁共振体内成像效果。在细胞与动物水平上分别验证了P-UDIOC具有良好的生物安全性。利用激光共聚焦显微镜考察了细胞对P-UDIOC的摄取情况,并通过CCK-8实验表明了P-UDIOC没有明显的细胞毒性。对注射了P-UDIOC 24小时和15天的健康大鼠的心脏、肾脏、肝脏、肺、脾脏以及脑组织进行了H&E染色,证明了P-UDIOC具有良好的体内生物安全性;血液学分析进一步验证了P-UDIOC不具有明显肝脏毒性和肾脏毒性。接下来,通过CE-MRA考察了P-UDIOC在超高场下对血管结构的评估能力。实验结果显示,注射P-UDIOC后,大鼠脑部血管磁共振成像信号显著增强,微血管结构相比注射前分辨率提高,可观察到直径约为140μm的微血管,信噪比相比于GBCA和SPION显著提高。药代动力学结果表明,P-UDIOC的生物半衰期约为1 h,具有较长的体内循环时间,延长了成像时间窗,有利于CE-MRA。通过T1-T2双模态DCE-MRI考察了P-UDIOC作为T1-T2双模态造影剂在超高场下对肿瘤血管通透性的评价效果,并将其与GBCA和SPION的成像效果进行比较。模拟计算结果预测P-UDIOC可显著产生T1加权磁共振信号（以M0表示）和T2加权磁共振信号（以R2表示）的变化,具有应用于T1-T2双模态DCE-MRI的潜力。动物实验结果与模拟计算结果基本一致,通过半定量分析结果可以得出,注射P-UDIOC后,T1加权DCE-MRI和T2加权DCE-MRI均能对肿瘤组织血管通透性进行表征,且所得到的结果较为吻合,可进行交叉验证,结果具有高准确性和高灵敏度,并且与脑胶质瘤血管CD34分子免疫组织化学染色结果一致。而GBCA仅能用于T1加权DCE-MRI,SPION仅能用于T2加权DCE-MRI。综上,本论文设计合成的基于超小氧化铁纳米粒子的铁基T1-T2双模态高场磁共振造影剂（P-UDIOC）,能够在超高场下实现高分辨率的CE-MRA和T1-T2双模态DCE-MRI。P-UDIOC在超高场下具有很好的体内外磁共振成像效果,可延长CE-MRA图像的信噪比和成像时间窗,从而对大鼠脑部血管结构进行高分辨率的成像,并且其可通过超高场T1-T2双模态DCE-MRI对肿瘤血管通透性进行评估,结果可进行交叉验证,提高了对肿瘤血管通透性评估结果的准确性和灵敏度。这种在超高场下可作为T1-T2双模态造影剂的超小氧化铁纳米粒子,可为更多疾病通过超高场磁共振成像的精确诊断提供了新思路。