纳米生物分子探针材料在疾病诊断与治疗等方面展现出广阔前景，根据美国Frost&Sullivan公司的调查报告，2013年，我国生物分子探针市场销售68亿元。磁性纳米颗粒以其独特的磁特性在磁共振成像中表现出独特的造影剂功能，在生物体内的应用方面展现出巨大的应用价值，并具有达到纳米空间检测精度的潜力。

图1：运用微流体法合成的超小(CoFe)(1-x)Alx@Al(1-y)(CoFe)yO–(OH)z纳米颗粒的透射电镜图像

近日，我校数理学院宋玉军教授与北京大学第一医院合作，运用程序微流体技术对Fe和CoFe纳米颗粒进行可控的表面改性，成功合成了超小异质结构(CoFe)(1-x)Alx@Al(1-y)(CoFe)yO–(OH)z和Fe(1-x)Znx@Zn(1-y)FeyO–(OH)z纳米颗粒[图1]。该类异质结构纳米粒子具有增强的磁共振影像效果，其中(CoFe)(1-x)Alx@Al(1-y)(CoFe)yO–(OH)z纳米颗粒的纵向弛豫速率R1达0.156(μg-CoFe ml-1)-1S-1,横向弛豫速率R2达0.486(μg-CoFe ml-1)-1S-1，远高于商业Gd基的弛豫速率R1=0.022(μg-Gd ml-1)-1S-1,R2=0.025(μg-Gd ml-1)-1S-1[图2]，兼具正相和负相增强效果。相关工作近日发表在J. Mater. Chem.C上，这是继合成粒径7.1nm的Fe3O4纳米颗粒后在磁共振造影剂方面取得的又一进展，该类Fe3O4横向弛豫速率R2达5.06(μg-Fe3O4 ml-1)-1S-1，并已完成了相关的动物实验，结果表明比已有的SPIO具有更高的负相MRI增强效果、优异的生物相容性和长效性，并具有纳米空间检测精度。其发明的微流控合成技术具有大批量、低成本和产品性能可控特色，对我国打破国际上对该领域药品的垄断、提高我国对特殊疾病的精准诊疗水平具有重要意义。

图2：商业Gd基的弛豫速率和磁共振图像与(CoFe)(1-x)Alx@Al(1-y)(CoFe)yO–(OH)z纳米颗粒的弛豫速率和磁共振图像对比图

该项目得到国家自然科学基金委（No：51371018 、50971010）和我校基础科研业务费（FRF-BR-14-001B）的支持。