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(fēng)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(yīng)用的潛在候選造影劑。

過去的研究表明，當(dāng)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(yīng)，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(dǎo)致其T1對比能力顯著降低。
在此基礎(chǔ)上，廈門大學(xué)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(yīng)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(xì)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(zhǔn)確的MRA診斷血管疾病。