作为最成熟的活体成像技术之一,MRI能获得优异的软组织对比度、三维结构和功能成像,并且无放射性和电离辐射,因此在临床疾病诊断和生物医学研究中广泛应用。传统¹H MRI的信号来源于质子,在生物体内有很强的背景信号干扰,因此需要注射具有生物安全隐患的重金属造影剂以提高图像对比度。相比之下,¹⁹F MRI在活体内无背景信号干扰,并且因为天然丰度为100%,旋磁比和灵敏度高、响应范围较宽等优势,使得¹⁹F比其他原子核更适合于MRI,近年来得到了广泛的关注。目前,¹⁹F MRI已经被用于肿瘤标志物检测、药物监测以及细胞示踪等领域。肺癌是发病率和死亡率最高的恶性肿瘤,占全世界所有癌症病例的23%,但目前仍没有很好的治疗方案,因此开发肺癌早期诊断具有重大意义。本文构建了两种¹⁹F MRI造影剂,用于非小细胞肺癌A549移植瘤及肿瘤标志物之一硝基还原酶的检测。造影剂BDPF具备近红外荧光、光声及¹⁹F MRI三种成像功能,探索其三模态成像潜力,能解决¹⁹F MRI固有灵敏度低、光学成像穿透性差的缺陷。BDPF具备优异的光物理学性质、光稳定性,光声信号,以及单一的¹⁹F NMR信号峰,因此十分适于光学和磁共振成像。BDPF能被人非小细胞肺癌A549细胞较好的摄取,细胞毒性低,生物兼容性好,适于生物分析。我们以BDPF同时实现了活体A549移植瘤的近红外荧光/光声/¹⁹F磁共振三模态成像和检测。硝基还原酶往往在缺氧微环境肿瘤中过表达,因此对硝基还原酶的选择性、高效检测具有重要意义。我们构建了另一种由疏水性含氟基团和亲水性铵盐基团以酚醚键连接的两亲性造影剂A1。该造影剂在水溶液中能自组装成纳米粒子,并且具备优异的稳定性、低细胞毒性和硝基还原酶响应性。与硝基还原酶反应后,苯环上的硝基被还原,通过β-1,6-消除使酚醚键断裂,纳米粒子解组装,导致¹⁹F MRS/MRI信号由OFF到ON的变化,从而实现肿瘤标志物硝基还原酶的检测。该自组装纳米粒子可潜在用于非小细胞肺癌的检测及缺氧微环境的评估。