磁共振成像（MRI）是现代诊断成像的重要工具。在临床MRI诊断中，通常需要用MRI造影剂来增强体内特定区域的成像对比度。传统的金属基MRI造影剂（如钆基造影剂等）存在潜在的毒副作用，且对某些患者不能使用，因此需要开发更安全的无金属造影剂。氮氧自由基造影剂可以避免金属基造影剂的毒副作用，同时具有生物相容性好、结构易调控、易功能化等优点。同时研究发现含氮氧自由基聚合物有灵敏的刺激响应性，可用于刺激响应靶向递送药物。将MRI造影增强功能和刺激响应药物递送功能相结合，有望开发出检测和治疗一体化的新型医用材料，这方面的研究具有重要的理论意义和应用价值。

  近期，浙江大学王立教授/俞豪杰教授团队报道了系列含氮氧自由基的两亲性聚合物，通过将其在水溶液中自组装制得球形纳米粒子，用于MRI造影剂和抗癌药物递送（图1）。含氮氧自由基的两亲性聚合物可以在水溶液中自组装成平均粒径小于200 nm的纳米粒子（图2），粒径分布均匀，可以通过EPR效应富集于肿瘤细胞。

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.

  含氮氧自由基的两亲性聚合物自组装成纳米粒子后纵向弛豫率增加，其中PDAT-1 NPs效果最好，纵向弛豫率相较于小分子氮氧自由基而言，得到大幅度提升，表现出最好的成像效果。除了增强肝脏的成像效果外，PDAT-1 NPs也对膀胱和肾脏等泌尿系统的成像也有显著的增强作用（图3）。此外，制备的含氮氧自由基的纳米粒子还可以作为抗癌药物刺激响应递送的载体。含氮氧自由基的纳米粒子在血清中性能稳定，在抗坏血酸缓冲液模拟的癌症还原性微环境中，氮氧自由基被还原，自组装体逐步解离，抗癌药物被刺激响应释放，最终实现62%的药物释放率。本研究为抗癌药物的刺激响应定向递送和药物治疗过程中癌症的MRI高质量成像观测提供了新策略。

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).

  以上成果近期发表在Journal of Colloid and Interface Science上，论文题为“Metal-free and biocompatible TEMPO-containing nanoparticles for safe magnetic resonance imaging and stimuli-triggered drug release”。浙江大学化学工程与生物工程学院硕士生袁训春为论文的第一作者，浙江大学王立教授和俞豪杰教授为论文的通讯作者。

  论文信息：

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

  论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138744