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目的：
1.研究四种金属离子与水溶性黑色素纳米粒(MNP -PEG)所螯合纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)的理化性质及两者结合能力。
2.进一步研究纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)的体内外磁共振成像(MRI)效果及生物安全性。
方法：
1.纳米材料合成及表征
获得足量水溶性小尺寸MNP-PEG备用。相同实验条件下，金属离子与MNP按照质量比为0.05∶1,0.1∶1,0.5∶1,1∶1,3∶1,5∶1制备MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)，对所获得MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)进行理化性质的研究，包括动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、Zeta电位、金属离子与MNP-PEG最大结合能力及结合稳定性等。
2.体外实验
研究MNP及不同质量比条件下合成MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)的T1弛豫率(r1),自四种金属离子不同质量比时所合成纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)中分别挑选出r1最大值时所对应的四种样品，并进行细胞毒性研究。
3.体内实验
相同实验条件下，体外实验所挑选r1最大值的四种样品进行小动物活体MRI成像效果、体内代谢过程及生物安全性的研究。
结果：
1.TEM及DLS结果表明四种金属离子合成的纳米材料均粒径较均匀且分散性好，Zeta电位结果表明四种纳米材料表面电荷均为轻度负电位。溶解在pH=7.4的PBS溶液中24h后，四种纳米材料的金属离子保留量均为初始量的98%以上。四种金属离子(Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)与MNP-PEG螯合能力达饱和时，单个MNP所螯合金属离子个数由大到小为：Fe3+(69±4)＞Cu2+(62±2)＞Mn2+(59±3)＞Gd3+(49±3)。
2.1.5TMRI扫描结果表明：MNP溶液未见明显MRI信号增强效应，与四种金属离子螯合后产生明显MRI信号增强效应。r1最大值时MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)对应的质量比分别为：Gd3+∶MNP=1∶1,Mn2+∶MNP=0.5∶1,Fe3+∶MNP=0.1∶1,Cu2+∶MNP=0.1∶1,且相应r1值由大到小为：MNP-PEG-Gd＞MNP-PEG-Mn＞MNP-PEG-Fe＞MNP-PEG-Cu。CCK-8细胞毒性实验结果表明，浓度为800μg/mL的四种纳米材料与细胞孵育24h后,细胞存活率未见明显下降。
3.3.0TMRI扫描结果表明：挑选出r1最大值时四种金属离子与MNP-PEG合成的纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)，以1mg/只的剂量对小白鼠尾静脉注射，可见四种纳米材料均在体内产生MRI信号增强效果。在尾静脉注射后的2天内，四种纳米材料在肝肾的MRI信号变化均为升高达峰值而后逐渐降低的过程。实验组小鼠与对照组小鼠之间主要脏器金属离子含量及H&E染色切片、血生化及血常规等生物安全性指标均显示未见明显差异。
结论：
以上四种金属离子与MNP-PEG螯合产物均粒径较均匀，有良好水溶性及稳定性，且金属离子的加入会大大提升MNP的MRI增强效应。在合成过程中，随着加入的金属离子质量的相对增加，单个MNP所螯合金属离子的能力逐渐增大至饱和。随着单个MNP螯合金属离子个数的增加，其MRI信号呈现出增强至最大后减弱的变化趋势，且MRI信号最佳时相应的单个MNP螯合金属离子个数未必达饱和。四种纳米材料在体内外均有良好的MRI增强能力，且MNP-PEG-Gd的MRI增强能力最强，活体内可经肝肾双重代谢途径自体内排泄，从而确保其良好的生物安全性。通过较系统地研究以MNP为载体的纳米MRI对比剂，我们期望以上研究结果能为MNP的临床转化提供助力。
1.研究四种金属离子与水溶性黑色素纳米粒(MNP -PEG)所螯合纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)的理化性质及两者结合能力。
2.进一步研究纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)的体内外磁共振成像(MRI)效果及生物安全性。
方法：
1.纳米材料合成及表征
获得足量水溶性小尺寸MNP-PEG备用。相同实验条件下，金属离子与MNP按照质量比为0.05∶1,0.1∶1,0.5∶1,1∶1,3∶1,5∶1制备MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)，对所获得MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)进行理化性质的研究，包括动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、Zeta电位、金属离子与MNP-PEG最大结合能力及结合稳定性等。
2.体外实验
研究MNP及不同质量比条件下合成MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)的T1弛豫率(r1),自四种金属离子不同质量比时所合成纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)中分别挑选出r1最大值时所对应的四种样品，并进行细胞毒性研究。
3.体内实验
相同实验条件下，体外实验所挑选r1最大值的四种样品进行小动物活体MRI成像效果、体内代谢过程及生物安全性的研究。
结果：
1.TEM及DLS结果表明四种金属离子合成的纳米材料均粒径较均匀且分散性好，Zeta电位结果表明四种纳米材料表面电荷均为轻度负电位。溶解在pH=7.4的PBS溶液中24h后，四种纳米材料的金属离子保留量均为初始量的98%以上。四种金属离子(Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)与MNP-PEG螯合能力达饱和时，单个MNP所螯合金属离子个数由大到小为：Fe3+(69±4)＞Cu2+(62±2)＞Mn2+(59±3)＞Gd3+(49±3)。
2.1.5TMRI扫描结果表明：MNP溶液未见明显MRI信号增强效应，与四种金属离子螯合后产生明显MRI信号增强效应。r1最大值时MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)对应的质量比分别为：Gd3+∶MNP=1∶1,Mn2+∶MNP=0.5∶1,Fe3+∶MNP=0.1∶1,Cu2+∶MNP=0.1∶1,且相应r1值由大到小为：MNP-PEG-Gd＞MNP-PEG-Mn＞MNP-PEG-Fe＞MNP-PEG-Cu。CCK-8细胞毒性实验结果表明，浓度为800μg/mL的四种纳米材料与细胞孵育24h后,细胞存活率未见明显下降。
3.3.0TMRI扫描结果表明：挑选出r1最大值时四种金属离子与MNP-PEG合成的纳米材料MNP-PEG-M(M=Gd3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+)，以1mg/只的剂量对小白鼠尾静脉注射，可见四种纳米材料均在体内产生MRI信号增强效果。在尾静脉注射后的2天内，四种纳米材料在肝肾的MRI信号变化均为升高达峰值而后逐渐降低的过程。实验组小鼠与对照组小鼠之间主要脏器金属离子含量及H&E染色切片、血生化及血常规等生物安全性指标均显示未见明显差异。
结论：
以上四种金属离子与MNP-PEG螯合产物均粒径较均匀，有良好水溶性及稳定性，且金属离子的加入会大大提升MNP的MRI增强效应。在合成过程中，随着加入的金属离子质量的相对增加，单个MNP所螯合金属离子的能力逐渐增大至饱和。随着单个MNP螯合金属离子个数的增加，其MRI信号呈现出增强至最大后减弱的变化趋势，且MRI信号最佳时相应的单个MNP螯合金属离子个数未必达饱和。四种纳米材料在体内外均有良好的MRI增强能力，且MNP-PEG-Gd的MRI增强能力最强，活体内可经肝肾双重代谢途径自体内排泄，从而确保其良好的生物安全性。通过较系统地研究以MNP为载体的纳米MRI对比剂，我们期望以上研究结果能为MNP的临床转化提供助力。