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核磁共振成像(MRI)已经成为现代诊断医学中重要的技术，它不仅提供软组织高质量的三维图像，而且没有有害的电离辐射。MRI信号的强度与体内水质子的弛豫速率有关，并且可以通过在扫描前注射造影剂来增强。其中钆类造影剂是临床上使用最为广泛的，目前通过美国FDA批准的共有9种钆类造影剂。 本课题针对常规造影剂的缺点，如灵敏度低、无特异靶向性等，提出新的解决方法。以阳离子型钆配合物作为基础，利用造影剂自身的电荷，通过静电自组装的方法，负载至不同的载体上，如碳量子点、聚丙烯酸钠(PAA)以及球形聚电解质刷(SPB)，从而得到高灵敏度和多功能性的造影剂。本课题从制备方法、结构表征以及性能测试，较为完整地对造影剂进行研究。主要工作内容和结果逐一概述如下: (1)合成了三种阳离子型钆配合物，测试弛豫性能以及水合常数。以溴乙胺氢溴酸盐为起始原料，通过五步化学合成的方法，得到目标钆配合物。通过改变中间原料叔胺的碳链长度，调节最终配合物所带的碳链长短。核磁氢谱、碳谱以及高分辨质谱的结果证实了目标化合物的成功合成。在1.5T下，三种钆配合物的弛豫率最高可达12.74 mM-1 s-1。 (2)通过静电自组装作用，将钆配合物负载到球形聚电解质刷上，进行热力学参数、zeta电位与粒径、形貌与结构、弛豫性能、稳定性与细胞毒性以及体内成像测试。从热力学角度的等温滴定量热(ITC)，形貌分析角度的透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)，元素分析角度的X射线光电子能谱(XPS)，证明钆配合物的成功负载。等温滴定量热测试说明，钆配合物与球形聚电解质刷的静电自组装过程为熵驱动。透射电镜和扫描电镜下，组装体呈现明显的核壳结构。组装体的弛豫率在1.5T下，最高可达86.17 mM-1 s-1，弛豫增强明显。在pH4.5以上和PBS缓冲溶液中，组装体都具有很好的稳定性，并且细胞毒性良好。以MDA-MB-231肿瘤鼠为模型进行体内成像，在肿瘤部位成像效果明显。 (3)通过静电自组装的方法，将碳量子点(CDs)与钆配合物(MS)结合，得到双模式成像造影剂。后进行zeta电位、透射电镜、动态光散射(DLS)、红外光谱、紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱、弛豫率、细胞毒性及细胞成像分析。zeta电位的结果验证了MS与CDs之间有足够的驱动力，进行静电自组装。透射电镜分析得到的组装体粒径大小约50nm，与动态光散射分析的结果一致。红外光谱分析表明MS和CDs间有氢键的存在，进一步验证形成新的聚集体MS-CDs。zeta电位与粒径的关系，揭示了形成聚集体的过程。组装体的弛豫率在1.5 T下测得为19.73 mM-1 s-1，该值是普通商用造影剂的4倍多。弛豫率提高的主要原因是自组装后旋转相关时间的增大。采用MTT法，在HeLa细胞中进行的细胞毒性结果显示，组装体的细胞毒性几乎可以忽略。利用激光共聚焦显微镜，在488nm波长激发下，可以观察到HeLa细胞内明显的绿色荧光。 (4)合成了一系列基于HP-DO3A结构，带有长短烷基链的两亲性钆配合物，对化合物结构、弛豫率、细胞毒性、体内成像性能等进行了表征。配体及其中间体的结构采用核磁氢谱、碳谱及质谱验证，钆配合物的结构采用MALDI-TOF-MS验证。弛豫性能测试的表明，长的烷基链有利于两亲性的钆配合物形成胶束，并得到高的弛豫率。此外，通过静电自组装将两亲性的钆配合物负载至聚丙烯酸钠上，采用zeta电位、动态光散射及弛豫率测试对其进行分析。通过简便的合成方法，得到基于HP-DO3A的两亲性钆配合物。通过MTT法和活性氧水平测试结果，验证钆配合物的低毒性。体内成像测试表明，钆配合物主要通过肾脏清除，而进入膀胱。