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  磁共振成像（MRI）是現代診斷成像的重要工具。在臨床MRI診斷中，通常需要用MRI造影劑來增強體內特定區域的成像對比度。傳統的金屬基MRI造影劑（如釓基造影劑等）存在潛在的毒副作用，且對某些患者不能使用，因此需要開發更安全的無金屬造影劑。氮氧自由基造影劑可以避免金屬基造影劑的毒副作用，同時具有生物相容性好、結構易調控、易功能化等優點。同時研究發現含氮氧自由基聚合物有靈敏的刺激響應性，可用于刺激響應靶向遞送藥物。將MRI造影增強功能和刺激響應藥物遞送功能相結合，有望開發出檢測和治療一體化的新型醫用材料，這方面的研究具有重要的理論意義和應用價值。

  近期，浙江大學王立教授/俞豪杰教授團隊報道了系列含氮氧自由基的兩親性聚合物，通過將其在水溶液中自組裝制得球形納米粒子，用于MRI造影劑和抗癌藥物遞送（圖1）。含氮氧自由基的兩親性聚合物可以在水溶液中自組裝成平均粒徑小于200 nm的納米粒子（圖2），粒徑分布均勻，可以通過EPR效應富集于腫瘤細胞。

Fig. 1 The synthesis of TEMPO-containing nanoparticles and their applications in MRI and stimuli-triggered drug release

Fig. 2 TEM images of (A) PDAT-1 NPs, (B) PDAT-2 NPs and (C) PDAT-3 NPs.

  含氮氧自由基的兩親性聚合物自組裝成納米粒子后縱向弛豫率增加，其中PDAT-1 NPs效果最好，縱向弛豫率相較于小分子氮氧自由基而言，得到大幅度提升，表現出最好的成像效果。除了增強肝臟的成像效果外，PDAT-1 NPs也對膀胱和腎臟等泌尿系統的成像也有顯著的增強作用（圖3）。此外，制備的含氮氧自由基的納米粒子還可以作為抗癌藥物刺激響應遞送的載體。含氮氧自由基的納米粒子在血清中性能穩定，在抗壞血酸緩沖液模擬的癌癥還原性微環境中，氮氧自由基被還原，自組裝體逐步解離，抗癌藥物被刺激響應釋放，最終實現62%的藥物釋放率。本研究為抗癌藥物的刺激響應定向遞送和藥物治療過程中癌癥的MRI高質量成像觀測提供了新策略。

Fig. 3 (A) T₁-weighted images of PDAT-1 NPs, PDAT-2 NPs and PDAT-3 NPs in aqueous solutions. (B) The stability of PDAT-1 NPs, PDAT-2 NPs, PDAT-3 NPs and 4-NH₂-TEMPO was determined by EPR during 60 min incubation in mouse serum. (C) The stability of PDAT-1 NPs, PDAT-2 NPs, PDAT-3 NPs and 4-NH₂-TEMPO was determined by EPR during 60 min incubation in 4 mM sodium ascorbate buffer (pH = 7.4). (D) T₁-weighted MR images of mice before and after intravenous injection of PDAT-1 NPs. (E) Relative signal intensity of major organs (bladder, liver and kidney).

  以上成果近期發表在Journal of Colloid and Interface Science上，論文題為“Metal-free and biocompatible TEMPO-containing nanoparticles for safe magnetic resonance imaging and stimuli-triggered drug release”。浙江大學化學工程與生物工程學院碩士生袁訓春為論文的第一作者，浙江大學王立教授和俞豪杰教授為論文的通訊作者。

  論文信息：

  Journal of Colloid and Interface Science, 2026, 701, 138744

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138744