为了解决磁共振成像中配合物造影剂的成像时间相对较短,以及单功能造影剂在疾病和肿瘤诊断中的局限性,研究内容主要集中在以下两个方面:1)设计并制备出新的多功能纳米结构造影剂以增加在造影剂在肿瘤细胞或组织中的存留时间;2)具有靶向功能的纳米多功能造影剂应用于生物系统的多功能或多模式成像,以达到提高诊断肿瘤细胞或组织的准确性的目的。1.荧光分子标记的四氧化三锰T₁造影剂的合成及其在生物成像中的应用在这部分研究中,通过高温热解法制备出油溶性的四氧化三锰纳米粒子,通过二氧化硅的修饰使其具有水溶性且粒子表面带有大量氨基,得到平均粒径为35纳米的核壳结构的磁性纳米粒子（Mn₃O₄@SiO₂-NH₂）。然后将荧光染料分子（RBITC）和叶酸分子（FA）连接到纳米粒子表面,得到功能化的四氧化三锰磁性纳米粒子（Mn₃O₄@SiO₂（RBITC）-FA ）。Mn₃O₄@SiO₂（RBITC）-FA纳米粒子具有良好的亲水性及稳定性,并且在其锰离子浓度小于50μg/mL时,细胞毒性很小,具有良好的生物相容性。通过磁共振测试可知,Mn₃O₄@SiO₂（RBITC）-FA纳米材料在0.5 T的磁场下的纵向弛豫率（r1）为0.50 mM^-1·^-1,而在3.0 T的磁场下的纵向弛豫率（r1）为0.47 mM^-1·s^-1,证明合成的多功能造影剂具有进行T1磁共振造影的能力。通过T1磁共振成像测试和流式细胞试验,证明了合成的Mn₃O₄@SiO₂（RBITC）-FA纳米粒子可以主动靶向癌细胞,并且在癌细胞中表现出了良好的T1磁共振成像和荧光成像。另外,通过磁共振成像实验、荧光共聚焦实验和流式细胞实验证明了Mn₃O₄@SiO₂（RBITC）-FA纳米材料对高FAR表达的癌细胞具有更高的亲和作用（主动靶向作用）,达到了多种成像模式检测癌细胞的目的。2.钆配合物标记的四氧化三铁T₁、T₂双模式造影剂的合成及其在生物成像中的应用在这部分研究中,通过热解法制备出油溶性的超顺磁性的四氧化三铁纳米粒子,利用硅烷水解反应将其表面修饰上二氧化硅壳层,在解决水溶性的同时,使得纳米粒子表面带有大量的氨基,得到平均粒径为21纳米的Fe₃O₄@SiO₂-NH₂纳米粒子。然后,利用Fe₃O₄@SiO₂-NH₂纳米粒子表面的氨基将可以进行T₁加权成像的顺磁性钆的配合物（Gd-DTPA）和具有生物靶向功能的环肽（RGD）连接到纳米粒子表面。得到的Fe₃O₄@SiO₂（Gd-DTPA）-RGD纳米粒子具有良好的水溶性和胶体稳定性。在材料浓度小于200μg/mL时,利用MTT法测试出的Fe₃O₄@SiO₂（Gd-DTPA）-RGD纳米粒子的细胞毒性很小,具有良好的生物相容性。通过磁共振成像测试可知,Fe₃O₄@SiO₂（Gd-DTPA）-RGD （nGd/Fe = 0.3:1）纳米粒子纳米材料在3.0 T的磁场下的纵向弛豫率（r1）和横向弛豫率（r₂）分别为4.2 mM^-1·s^-1和17.4 mM^-1·s^-1,因此,所合成的Fe₃O₄@SiO₂（Gd-DTPA）-RGD纳米材料具有进行T₁和T₂磁共振造影的能力。最后,通过细胞和活体磁共振成像实验表明,合成的Fe₃O₄@SiO₂（Gd-DTPA）-RGD纳米多功能造影剂在癌细胞和肿瘤组织中均可以进行T₁和T₂磁共振成像,并且该纳米多功能造影材料对高α_vβ₃亲和素表达的癌细胞和肿瘤组织具有更强的亲和能力。因此,增加T₁、T₂双模式磁共振造影剂的主动靶向作用,会使得其对肿瘤的诊断具有更高的准确性。