结构可控的多核铁(III)氧簇化合物作为新型MRI造影剂的研究

Magnetic Resonance Imaging (MRI) has become one of the most powerful technology in modern clinical diagnosis. Traditional agents mainly include paramagnetic samll-molecule coordination complex and super paramagnetic iron oxide nanoparticle. Although these agents have been highly develped, there still need many improvements in many aspects including sensitivity, safety, cost, dosage and target of the existing MRI constrast agents, and developing new agents is still attracting. This project aims at synthsis of a series of hydrosoluble multiple nuclear iron(III)-oxo cluster complexes from the decorated multidentate oxygen-containing ligands and iron salt, and the obtained cluster complexes can be used as MRI constrast agents. The size of magnetic core in these agents falls within the range of single paramegnetic ion and super paramegnetic nanoparticle, and they may possess the advantages of both conventional paramagnetic and super paramagnetic MRI constrast agents, which include highly controllable structures and sizes, relative simple syntheses, good imaging and low toxicity etc. The success of this project will not only extend the application of the iron-oxo clusters, but also supply new sight of designing and synthesizing novel MRI constrast agents.

磁共振成像(MRI)已成为当代临床诊断中最有力的检测手段之一。传统造影剂主要包括顺磁小分子配合物和超顺磁性纳米氧化铁等两类化合物，它们虽然得到较快发展，但在在灵敏度、安全性、成本、剂量、靶向性等多个方面仍有很大的改进空间，开发新型MRI造影剂依然是该领域的热点。本项目使用亲水基团修饰过的多齿含氧配体和铁盐反应得到一系列具有良好水溶性的多核铁(III)氧簇化合物，拟将这些结构确定的铁(III)氧簇合物用于MRI造影剂的研究和开发。这种新型造影剂磁性中心的尺寸介于单个顺磁性离子和纳米粒子之间，有望结合传统顺磁性和超顺磁性MRI造影剂的优点，从而具有高度可控的结构和尺寸、相对简单的制备过程、优良的成像效果和低毒性等特点。该课题的研究成功，不仅可以大大扩展多核铁(III)氧簇化合物的应用范围，更是为新型MRI造影剂的设计合成提供了新的思路。

磁共振成像(MRI)已成为当代临床诊断中最有力的检测手段之一,它们虽然得到较快发展，但在在灵敏度、安全性、成本、剂量、靶向性等多个方面仍有很大的改进空间，开发新型 MRI造影剂依然是该领域的热点。在该项目中，我们发展了一种通用的制备主客体化合物的方法，即使用无溶剂的机械球磨法将小分子钆化合物包裹至类沸石咪唑框架（ZIFs）的内部空腔内，形成主客体的复合材料，可以实现对钆化合物的固载，降低其毒性。通过调节合成条件，我们可以得到尺寸较为均一的颗粒尺寸在100 nm左右的纳米复合材料。为实现材料在水溶液中的良好分散，我们随后对其进行了聚乙二醇的表面包覆，实验表明其水中分散度良好。随后，我们对该材料的磁共振成像（MRI）效果进行了测试，结果表明该材料可以实现较好的T1成像，r1值远超过商用的造影剂Gd-DTPA。这些结果为该思路的进一步的细胞MRI成像测试打下了坚实的基础。另外，我们还制备了新型的负载抗癌药物阿霉素的可降解Co3O4纳米颗粒体系，它可以实现T1/T2比率式磁共振成像和协同的肿瘤治疗，并且同时对瘤内氧化性和酸性有明显的响应，从而实现了的成像-治疗协同效果。