分子影像学是现代医学成像技术飞速发展的产物,它是指应用影像学的方法对活体的生物过程进行细胞以及分子水平的定性和定量研究。常用的成像方法主要包括核素成像(PET-CT)、光学成像、超声成像及磁共振成像(MRI)等。其中,MRI因具有软组织对比度高、穿透性强以及无放射性损伤等特点,在分子影像学应用中具有其他影像技术不可比拟的优越性,成为分子影像学的重要方法和技术。然而,MRI最大的局限性在于本身灵敏度较低,其针对分子水平的检测摩尔分辨率只能达到毫摩尔量级,因此,需要发展高灵敏度、高特异性的MR造影剂和有效的磁共振成像技术来提高磁共振分子影像的检测灵敏度。聚合物胶束作为一种优良的高分子材料型载体,很早就作为药物载体应用到临床诊断治疗当中。特别是在肿瘤组织这一复杂环境中,引入一些带有敏感型链段的聚合物胶束,使胶束发生结构或形态上的变化,从而实现对肿瘤微环境中温度、pH及一些过表达代谢物的应激响应。本文中,我们设计了两种新型的环境响应型聚合物胶束,分别对pH值和肿瘤组织微环境内特定物质还原型谷胱甘肽(GSH)的浓度变化进行响应,并结合了新型的磁共振成像方法：化学交换饱和转移成像法,对磁共振的弱信号进行放大和区分,提高磁共振对这些参数变化的探测灵敏度,并有望应用到对肿瘤等疾病组织的早期检测和诊断中去。1.针对肿瘤组织的温度略高于正常组织的特点,我们设计了一种温度敏感型聚合物胶束Eu-[PNIPAAm-b-MMA]-D03AmcE,通过CEST波谱以及成像分析,能对在接近其LCST值(37.5℃)范围内的温度变化做出响应。我们通过化学修饰的手段,将带有顺磁性金属Eu的螯合物修饰到具有温敏性链段的两亲性聚合物胶束链段中,并通过设计不同长短的链段混合,获得了链段内修饰有顺磁性化学交换饱和转移造影剂的聚合物。在自组装的作用下,该聚合物形成了长短链分布的混合型核壳结构胶束Eu-[PNIPAAm-b-MMA]-D03AmcE。该种温敏性聚合物胶束在一定的温度范围内,其胶束的亲疏水状态及形态结构会随着温度变化发生明显的改变。这使得该聚合物胶束中的结合水所处的化学交换环境也发生了较大改变。经过对胶束长短链比例的控制,我们得到了形态能够在接近人体温度的范围内变化的聚合物胶束,其化学交换饱和转移效率会随着温度的升高而增强。在核磁共振成像及其化学交换的波谱分析中发现,该胶束的化学交换饱和转移成像对生理温度范围内的微小变化有较大的响应。由于该温度接近人体生理温度范围,使得其具有在临床上的使用前景和意义。2.同时,我们也设计了一种氨基酸型聚合物胶束作为化学交换饱和转移成像造影剂,它能对肿瘤组织中的过表达的代谢物GSH的浓度变化做出响应。我们通过开环聚合及自组装的方法获得了以二硫键连接的带有聚赖氨酸链段的两亲性聚合物胶束PEG-SS-PAsp(DET),该胶束中疏水核层内具有大量能够参与交换的氨基质子,但在胶束形态下不能充分与外界自由水进行交换。而当胶束处于高浓度的GSH环境中时,二硫键迅速发生断裂,从而使得其结构发生改变,进而增加了氨基质子与外界自由水的交换。由于参与氧化还原作用的GSH是肿瘤组织的重要代谢物,其在肿瘤组织中的浓度远远高于正常组织4倍以上,达到了毫摩尔量级。我们通过测定GSH作用下化学交换饱和转移效率的变化,实现了在高浓度GSH作用下CEST成像由“关”到“开”的对比度变化。而其CEST效应最大可达到27.9%,证明该聚合物胶束造影剂能够对肿瘤中过表达的GSH进行识别,实现对肿瘤等病变组织的探测。为了进一步利用这一特点,我们也设计了带有荧光染料的双模态聚合物胶束分子探针,并应用到对非小细胞肺癌细胞A549的检测当中,通过核磁共振和荧光成像对肿瘤细胞进行了多种手段的检测诊断。证明该种分聚合物胶束造影剂可以充分进入肿瘤细胞A549当中,并对A549等肺部肿瘤细胞进行靶向性识别。