肿瘤的早期准确诊断是其成功治疗的关键。磁共振成像(MRI)由于其高度的软组织分辨能力和无辐射伤害,成为临床上最重要的医学成像技术之一,在肿瘤的早期诊断和治疗监测方面发挥重要的作用。但是MRI的灵敏度不高,经常需要使用造影剂增强MRI的对比度,以提高MRI检测疾病的灵敏度和准确度。目前临床上使用的和研究的造影剂都缺乏针对肿瘤的特异性,在肿瘤和正常组织中都发挥造影作用,因此成像效果不够理想。开发一种肿瘤特异性的造影剂是增加MRI检测疾病灵敏度的关键。肿瘤具有与正常组织不同的生理特性,为设计开发肿瘤特异性造影剂提供了基础。其中,肿瘤具有与正常组织不同的pH环境,使得设计开发pH响应型MRI造影剂成为可能,而其厌氧的环境,可用来设计开发厌氧响应的MRI造影剂。本论文首先简要介绍了肿瘤影像诊断的方法、MRI及其工作原理、磁共振造影剂的研究进展,特别重点介绍了高分子造影剂和生物响应磁共振造影剂方面的研究进展,并提出研制一种分子结构稳定,有较长血液半衰期,高的弛豫率以及具有肿瘤微环境响应功能的纳米凝胶造影剂(NGCA)。通过合成一种含有造影剂分子的疏水性交联剂(HDA-DTPA-Gd3+),将它与甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEAMA)以及聚乙二醇羟甲基苯乙烯(VBPEG)进行微乳液聚合,然后经过双氧水处理后,制备了一种内含MRI造影剂(HDA-DTPA-Gd3+)以及厌氧和酸性响应基团(氧化DEAMA),外含亲水性保护基团NGCA。比较了不同配方和制备条件,发现当单体组成为VBPEG (3%)、DEAMA (57%)、 HDA-DTPA-Gd3+(40%)时制备的NGCA在pH=7.4时能形成尺寸为34 nm的稳定纳米颗粒氧化后其粒径变为66nm。NGC A的弛豫率(r1)随pH值的降低在pH 6.8-6之间从5.3增加到11.5 mM-1s-1,达到小分子造影剂DTPA-Gd3+(Magnevist(?)) r的2.6倍,而氧化后的NGCA(ONGCA)比NGCA具有更高的r1值,表明ONGCA具有肿瘤微环境(pH和厌氧)响应能力。动物体内成像实验表明,ONGCA能够在较低剂量下有效增强肿瘤成像,清晰显示肿瘤的边界。同时,我们意外地发现NGCA对正常细胞和癌细胞的毒性都比较大,而ONGC A对癌细胞有较大的毒性,但是对正常细胞的毒性较小。结果表明我们初步制备出了一种能够对肿瘤pH和厌氧环境作出响应的NGCA,而且具有体外抗肿瘤效果。它有望成为一种诊疗一体化的造影剂。后续工作包括NGCA的厌氧响应机理以及NGCA抗癌动物实验需要进一步的研究。