为了增强器官在磁共振成像（MRI）扫描时的可见性，患者通常在进入扫描仪之前注射一种称为造影剂的化合物。最常用的MRI造影剂是以金属钆为基础的；然而，这些金属化合物可能对幼儿或肾脏疾病患者有害。麻省理工学院和内布拉斯加大学的研究人员开发了一种不含金属的造影剂，可以在这些高风险患者中更安全地使用。该化合物含有称为氮氧化物的有机分子。

此外，新造影剂可用于产生更多的肿瘤MRI扫描信息，因为它可以在肿瘤部位累积数小时而不造成伤害。

麻省理工学院化学副教授Jeremiah Johnson表示，这是一种完全有机的、不含金属的MRI造影剂，可以让肿瘤研究人员开始考虑如何长时间以动态的方式进行肿瘤成像。

MRI扫描通常依赖于与水相互作用的造影剂，影响水分子对磁场的响应。具有强烈作用的造影剂被认为具有高的“弛豫度”，其增强了靶器官和周围组织之间的视觉对比度。

大多数MRI造影剂基于钆，其具有非常高的弛豫度。这些造影剂通常在大约半小时内经肾脏排泄，因为钆将会增加肾脏损害，在某些肾脏疾病患者中不能使用。此外，一些钆造影剂也被认为在婴儿中可能不安全。

作为一种可能的替代方案，科学家已经尝试开发非金属试剂，如有机基团，它们是具有不成对电子的有机化合物。然而，这些化合物往往是非常不稳定的，因此它们通常在数分钟内在血液中分解。此外，这些分子通常只有一个不成对的电子，因此它们不会产生与金属试剂一样多的MRI对比度。

在2014年发表的一项研究中，Johnson和他的同事们试图通过将其组装成瓶刷聚合物（bottle brush polymer）的结构来改善氮氧自由基的弛豫度。这改善了它们的稳定性和弛豫度，但不足以用于长时间的成像，但长时间成像在肿瘤成像中通常是必需的。在新的论文中，研究人员将氮氧化物分子加载到刷臂星形聚合物（brush-arm star polymer，BASP）的不同类型的聚合物结构中。该结构由许多聚合物链组成，使得球形颗粒具有被疏水壳包围的亲水性核。

研究人员发现，在纳米颗粒的壳和核之间的界面处产生高密度的氮氧化物分子大大增加了整个颗粒的MRI弛豫度，达到与金属造影剂相似的水平。

聚合物壳还保护自由基免于在血液中分解。这些颗粒足够稳定地在血液中持续长达20小时，足以在小鼠的肿瘤部位积聚。研究人员还发现，即使在非常高的剂量下，氮氧化物BASP纳米颗粒对小鼠也不会有害。

Johnson表示，这些颗粒可以被设计成携带药物以及MRI造影剂，这将允许肿瘤的长期成像来监测药物是否收缩。

（环球医学编辑：常 路 ）