核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种早期癌症临床诊断技术，具有高空间分辨率、高灵敏性和良好的组织穿透性。目前，临床上普遍使用钆喷酸葡胺作MRI造影剂，其纵向弛豫率（r1）为3.5 mM-1s-1，造影效果仍有待提高。研究表明，金属氧化物纳米粒子，如基于Gd和Mn的纳米粒子具有比钆螯合物更高的r1值，并且纳米粒子的粒径越小，r1值越高。因此，制备超小金属纳米粒子对于开发新型高效的MRI造影剂具有重要意义。
　　近几年研究表明，以蛋白为模板制备金属氧化物纳米粒子具有合成方法简单、材料生物相容性好等优点。角蛋白是一种结构纤维蛋白，大量存在于皮肤和皮肤附属物中。与一般蛋白质不同，角蛋白具有较高比例的半胱氨酸残基，占总氨基酸的7-20％。本论文中，我们提出，以角蛋白为模板，采用模板合成法制备多种金属氧化物纳米粒子，并对其微观结构、稳定性、体内体外生物相容性等进行评价。同时，以小鼠肿瘤为模型，研究上述金属氧化物纳米粒子的MR成像效果。此外，研究上述金属氧化物纳米粒子作为药物载体的可行性，并对其体外药物释放和体内抗肿瘤能力进行评价。本文主要研究结果包括：
　　1、角蛋白可以作为平台模板，有效合成多种金属氧化物纳米粒子。本文分别以硝酸钆、高锰酸钾和氯化铁为前体，角蛋白为模板，成功合成出氧化钆、二氧化锰、四氧化三铁纳米粒子。其制备过程及原理为：首先将角蛋白与前体混合，在该过程中前体离子与角蛋白分子上的硫醇基、羧基、氨基等官能团结合，形成金属离子/角蛋白复合物。然后，调节溶液pH或通过模板分子的固有还原能力使金属离子还原，形成金属氧化物纳米粒子。
　　2、角蛋白模板法合成的金属氧化物纳米颗粒具有颗粒尺寸小、生物相容性好等优点。其中，二氧化锰纳米粒的粒子半径为5.2 nm，氧化钆纳米粒的粒子半径为8.2 nm；二氧化锰纳米粒、氧化钆纳米粒和四氧化三铁纳米粒水合粒径分别为12.3 nm， 25.4 nm和21.4 nm。细胞实验、溶血实验和动物体内实验等研究表明，三种纳米粒子具有良好的生物相容性和体内可代谢性。
　　3、角蛋白模板法合成的金属氧化物纳米粒子具有较高的弛豫率和体内MR成像效果。其中，氧化钆造影剂纵向弛豫率（r1）为7.8 mM-1s-1，二氧化锰造影剂纵向弛豫率（r1）为6.8 mM-1s-1，四氧化三铁造影剂横向弛豫率（r2）为185.67 mM-1s-1。
　　4、角蛋白模板法合成的金属氧化物纳米粒子可作为药物递送载体。以吸附法制备出装载阿霉素（DOX）的金属氧化物纳米粒子，其在模拟肿瘤微环境的条件下（如pH 5.3和GSH 10 mM）具有比正常生理条件（如pH 7.4）更高的药物释放速率，表明该载药纳米粒子具有pH敏感和氧化还原响应释放能力。以载瘤小鼠为模型，载药二氧化锰纳米粒子具有抑制肿瘤生长的能力。