共轭聚合物是一类性能优异的光学造影剂，然而光学成像技术有限的组织穿透深度限制了共轭聚合物在活体成像上的应用范围。另一方面，共轭聚合物本身所具备的顺磁性，使其在理论上有可能作为一种造影剂而应用于具有无电离辐射和无组织穿透深度限制等特点的磁共振成像领域，但如何将共轭聚合物的顺磁性应用于磁共振成像，仍需在理论上进一步阐释并在实践中加以验证。近期，复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室的林沁睿博士后等以常用的共轭聚合物聚吡咯为模型分子，通过聚吡咯中顺磁性物质与周边分子的相互作用，成功制备得到了具有T₂-磁共振造影功能的共轭聚合物造影剂。

图1聚吡咯中，单极化子与周边分子相互作用的变化。

  共轭聚合物被氧化时会分别产生具有顺磁性的单极化子（带一个正电荷）和双极化子。通常在共轭聚合物内部单极化子的孤对电子之间存在着强“自旋-自旋”相互作用，导致单极化子与水分子相互作用较弱，无法用于磁共振成像。基于此，研究团队提出了一种“部分配位”的方法，利用邻二酚类物质，将共轭聚合物中的未成对电子“释放”出来，转而与水分子相互作用；同时，在“部分配位法”的制备过程中，单极化子能够进一步偶联形成双极化子，而双极化子的静电排斥作用亦能增强单极化子与水分子的相互作用，由此成功制备得到了具有T₂磁共振造影功能的聚吡咯纳米粒子，其作为造影剂用于体内磁共振成像的可行性已得到初步验证。这一“部分配位法”同样适用于其它聚合方法相近的共轭聚合物纳米材料如聚噻吩、聚苯胺类物质等。

  此项工作以“Non-metallic T₂-MRI agents based on conjugated polymers”为题发表在《Nature Communications》上（Nat Comm 2022,13, 194），文章第一作者是复旦大学博士后林沁睿博士，邵正中教授和杨宇红博士为本文共同通讯作者；该研究得到国家自然科学基金委的支持。另外，本文也是团队在过去两年中基于共轭聚合物造影剂研究（Nano Lett 2018, 18, 7485）的后续工作。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29569-x