對于體內(nèi)成像，造影劑在發(fā)揮作用后能夠無害地從體內(nèi)清除是很重要的。釓基磁共振造影劑雖然在MRI圖像中信號較亮，但是卻存在弛豫度低、血液循環(huán)時間短以及腎源性系統(tǒng)性纖維化的潛在風險，而鐵是人體必需的豐富的金屬元素，在生物相容性方面，鐵基材料比釓或錳基材料更受青睞，γ-Fe₂O₃納米顆粒的生物相容性和可生物降解性使其成為MRI應用的潛在候選造影劑。

過去的研究表明，當磁性納米顆粒的尺寸減小到5 nm以下時，由于表面自旋傾斜效應，磁矩會被強烈抑制。因此，單分散的、超小的氧化鐵納米顆粒可以作為T1造影劑。然而，由于超小型氧化鐵納米材料具有較高的表面能，在生物介質(zhì)中容易被氧化或形成團簇，導致其T1對比能力顯著降低。
在此基礎上，廈門大學高錦豪團隊開發(fā)了一種易于合成的可生物降解的空心多孔氧化鐵納米盒(HPIOs)，其具有高r1值和低r2/r1比，可以高對比度增強T1成像。兩性離子多巴胺磺酸鹽(ZDS)功能化的HPIOs (HPIOs@ZDS)可以有效避免非特異性蛋白質(zhì)吸附，實現(xiàn)可控的生物分布。（實驗使用了1.5T小動物核磁共振系統(tǒng)（FSMRI））。



上圖中使用不同直徑的空心多孔氧化鐵納米盒與與其相對應尺寸的氧化鐵納米顆粒進行弛豫度測試，可以看出HPIOs-21與HPIOs-14的r1具有明顯高r1值和低r2/r1比，在0.5T與1.5T核磁下測試發(fā)現(xiàn)HPIOs具有良好的造影效果，同時發(fā)現(xiàn)，HPIOs-14的納米孔徑尺寸下效果更好。



上圖（a）為大鼠注射0.05 mmol Fe/kg體重的HPIOs-14前、4、24 h體內(nèi)軸面T1 MR成像，（b）為各器官Fe的含量，（c）（d）為尿液中的GFC譜與鐵的濃度，可以看出，只有腎臟處有明顯的Fe含量變化，其余器官均沒有。

團隊通過各項實驗證實，HPIOs-14@ZDS可降解為4-5 nm的片段并被腎臟清除，而弛豫測量表明HPIOs-14@ZDS具有優(yōu)異的T1對比能力，體內(nèi)MRA實驗，包括血管成像和狹窄檢測，進一步證明了其突出的T1增強性能，特別是能夠提供可靠的血管細節(jié)，對血管疾病的診斷有很大幫助，這些特點都表明HPIOs-14@ZDS有望成為下一代T1造影劑，可用于準確的MRA診斷血管疾病。