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纳米氧化石墨烯(NGO)是一种新型二维碳纳米材料,表面含有大量的活性化学基团,如羟基、羧基、环氧基等,容易在其表面进行多功能修饰,从而改善它的生物相容性和靶向性,因此在分子影像领域,特别在多模式分子影像领域具有很好的应用潜能。本论文的主要研究内容:在聚乙二醇(PEG)功能化NGO表面共价修饰叶酸(FA),使其具有叶酸受体特异性靶向,利用直接标记法将99mTc和Gd分别修饰在NGO-PEG和NGO-PEG-FA表面,制备单光子发射计算机断层成像(SPECT)分子影像探针(NGO-PEG@99mTc、NGO-PEG-FA@99mTc)和磁共振(MR)造影剂(NGO-PEG@Gd、NGO-PEG-FA@Gd),并共价修饰Cy5.5合成近红外荧光(NIRF)分子影像探针(NGO-PEG-Cy5.5)。通过活体淋巴结和肿瘤模型的多模式成像,探究基于NGO的多模式分子影像探针的淋巴结显像和定位清除、以及靶向肿瘤显像,并研究此类探针的体内生物学性质。全文共分为四章。第一章为绪论即综述。该章主要概括了基于NGO的单模式和多模式分子影像,最后提出了本论文的研究设想。第二章为99mTc/Gd快速标记PEG功能化纳米氧化石墨烯的淋巴结多模态分子影像。在本章我们利用直接标记99mTc和Gd的方法,制备NGO-PEG@99mTc和NGO-PEG@Gd,并研究其SPECT/CT、MR淋巴结成像。首先,我们测量了NGO-PEG的Gd3+的饱和修饰量和氨基密度,研究Gd直接螯合NGO-PEG@Gd的制备。随后,制备了核素99mTc标记的分子影像探针NGO-PEG@99mTc,探究该探针的放射化学性质和SPECT/CT淋巴结成像,发现其具有良好的放射性标记率和稳定性,能够获得清楚的淋巴结SPECT/CT图像,并可显示远处的多个淋巴结。NGO-PEG@Gd具有很好的稳定性、弛豫率和生物安全性,皮下注射后进行MR成像,清楚的观察腘窝淋巴结的形貌。接着,我们制备了NIRF分子影像探针NGO-PEG-Cy5.5,并研究其淋巴结NIRF显像和光学导航的淋巴结清除手术。最后,通过组织分布(H&E染色),研究了MR造影剂NGO-PEG@Gd的体内毒性,结果表明,该造影剂在活体中没有明显毒性,具有良好的生物相容性。以上实验说明,99mTc和Gd直接标记可以快速制备基于NGO的多模式分子影像探针,均能实现清晰的淋巴结显像,在多模式成像导航的淋巴结清扫手术方面具有良好的应用前景。第三章为99mTc/Gd快速标记叶酸/PEG双功能化纳米氧化石墨烯的肿瘤多模态分子影像。在本章我们利用99mTc和Gd直接标记法,制备NGO-PEG-FA@99mTc和NGO-PEG-FA@Gd,并研究其4T1肿瘤模型的SPECT/CT和MR成像。首先,在PEG功能化NGO表面修饰靶向分子叶酸(FA),然后直接标记Gd和99mTc,得到靶向性SPECT/CT分子影像探针NGO-PEG-FA@99mTc和MR造影剂NGOPEG-FA@Gd。体外实验表明,材料没有明显的细胞毒性,激光共聚焦实验发现叶酸受体高表达的4T1细胞高度摄取材料,而表达阴性的MCF-7细胞没有明显摄取材料,说明材料具有显著的靶向性。通过尾静脉分别将NGO-PEG-FA@99mTc和NGO-PEG-FA@Gd注射到荷瘤鼠体内,分别进行活体小动物SPECT/CT和MR显像,发现NGO-PEG-FA@99mTc和NGO-PEG-FA@Gd在主动靶向组的肿瘤内高度摄取,获得高对比度的肿瘤图像,而被动靶向组和封闭组的肿瘤内摄取不明显,表明了该纳米材料的肿瘤靶向性多模式显像能力。其生物分布实验进一步表明,两种材料在主要脏器与肿瘤的摄取和变化趋势相似,均与显像结果相符。因此,该叶酸功能化纳米氧化石墨烯具有显著的肿瘤靶向性,通过直接标记Gd和99mTc,可以快速制备肿瘤叶酸靶向性多模式分子影像探针,在肿瘤多模式显像诊断方面具有良好的应用前景。第四章为总结与展望。在本章我们首先总结本论文得到的数据和结果,最后展望基于NGO的多模式分子影像探针的发展和应用前景。