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分子影像可以无创、可重复的提供活体、实时、动态、可视化的分子或者基因信息,并同时进行定量研究。它是一门多学科交叉的新领域,涉及细胞和分子生物学、化学、药学和生物信息学等多个学科。分子影像技术就成像手段而言,主要包括四种类型:核医学成像（Nuclear Medicine Imaging,NMI）、光学成像（Optic Imaging,OI）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）和超声成像（Ultrasound Imaging,US）。其中MRI由于具有较高的空间分辨率和多序列成像的特点,US具有成像和诊断安全及时,对人体无创伤,价格低廉,轻便快捷,运用广泛等特点受到人们广泛的研究兴趣。近年来,MRI与US得到了快速的发展,而他们的发展离不开成像造影剂的不断研制。本论文主要探究了水溶性CoO磁性纳米粒子的制备以及其在MRI中的应用和空心SiO2微球的制备以及其在超声成像中的应用。全文共分三章。第一章概述了分子影像技术的成像原理与主要分类,并重点介绍了磁共振成像和超声成像的基本原理,磁共振造影剂和超声造影剂的分类、作用、研究进展与主要应用,在此基础上提出了本论文的研究设想。第二章为水溶性CoO纳米粒子的制备及其在MRI中的应用研究。采用高温热解油酸钴前躯体的方法,合成出油溶性的CoO纳米粒子,再利用烷烃链的疏水相互作用在其表面修饰上十二烷基硫酸钠(CH3CH211OSO3Na,Sodium lauryl sulfate , SDS) , N,N,N-三甲基-1-十六烷基溴化铵(C19H42BrN, N,N,N-Trimethyl-1-hexadecanaminium bromide,CTAB)、聚醚（Pluronic F127, PF127）三种不同的表面活性剂使其转变为水溶性的CoO纳米粒子（SOA@CoO, COA@CoO和FOA@CoO）以便进一步生物应用;磁性数据表明,所合成的材料在常温条件下为反常的铁磁性,表面活性剂的类型对纳米粒子的磁性起着重要作用;通过MRI表征说明了不同稳定剂体系,不同的反应时间合成的纳米粒子以及不同的表面活性剂修饰,均对纳米粒子的MRI和弛豫率有一定影响;最后我们重点研究了FOA@CoO磁性纳米粒子,通过MTT细胞毒性实验表明其具有较小的细胞毒性,细胞切片实验表明其能够进入细胞内,且细胞内T2加权磁共振成像效果明显,具有潜在的作为T2加权MRI造影剂的能力。第三章为空心SiO2微球的制备及其在超声成像中的应用研究。首先采用聚苯乙烯微球为模板,以氨水为催化剂水解正硅酸四乙酯（tetraethylorthosilicate TEOS）和3-氨基丙基-三乙氧基硅烷（3-aminopropyl-triethoxysilane APS）,在其表面包覆上SiO2粒子,得到氨基功能化的核/壳结构PS@SiO2微球,通过四氢呋喃溶解去除聚苯乙烯微球模板,从而得到氨基功能化的空心SiO2微球,考察了不同水醇体系,不同氨水用量、不同水醇比、不同APS用量与加入时间以及不同TEOS用量对空心SiO2微球合成的影响。再利用SiO2微球表面的氨基与带羧基的聚乙二醇（mPEG-COOH）以及罗丹明异硫氰酸酯（RBITC）反应合成PEG-HSS和PEG-HSS-RB微球。细胞毒性测试、溶血实验和荧光共聚焦实验表明PEG-HSS具有较小的细胞毒性,良好的血液相容性和细胞渗透性。体外超声成像实验结果显示,所合成的PEG-HSS不管是在生理盐水中还是在血液中,都具有明显增强超声成像信号的作用。另外我们考察了不同超声频率、不同机械指数以及不同SiO2微球浓度对超声成像的影响。并与临床所使用的超声造影剂SonoVue进行对比,证明我们所合成的空心SiO2微球超声造影剂具有更好的稳定性。最后我们考察了空心SiO2微球超声造影剂注射到小鼠体内的超声成像情况,表明其有望成为一种新型的超声造影剂。