本研究由中山大学化学学院生物无机与合成化学教育部重点实验室童明良博士和化学与材料科学学院杨世平博士领导完成,上海师范大学).

用于磁共振成像的稳定球形镧系元素簇聚集体的组装

中山大学的王海玲负责高稳定性球形团簇(Ho32和Gd32)的合成、高分辨率电喷雾质谱(HRESI-MS)分析、溶液行为分析和组装机理。

上海师范大学刘东林教授对Gd32进行了体内外毒性和磁共振成像测试分析。由于金属中心高度暴露，高核镧系元素团簇在溶液中通常容易受到溶剂分子的攻击而失去稳定性，从而限制了其在溶液中的应用。

基于配体保护金属团簇核策略，研究团队设计合成了球形高核镧系元素团簇，在有机溶剂或水溶液中具有高稳定性和优异的溶解性。这些特性在报告的镧系元素簇实例中尤为引人注目。外围大量的有机配体紧紧包裹着团簇核心，保证了球形团簇在溶液中的稳定性。

目前临床上使用的MRI造影剂主要是单核钆螯合物，由于Gd含量低，造影效果不理想。根据SBM理论，增加分子中Gd的含量可以有效提高CAs的弛豫率。

分子中Gd高度聚集的纳米团簇Gd32在1T磁场强度下的T1弛豫率高达265.87mM−1·s−1，远高于CAGd-DTPA(4.55mM−1·s−1,1T)目前临床上使用。这一惊人的发现促使研究团队进一步探索Gd32在体外和体内的毒性，这些结果表明Gd32作为一种新型CAs具有巨大的潜力。

接下来，研究团队深入比较了Gd32和Gd-DTPA在水溶液、细胞和小鼠4T1肿瘤模型中的MRI成像效果。毫无疑问，Gd32优于Gd-DTPA。

这些实验结果证明了配体保护金属簇核策略构建高稳定性镧系元素簇的可行性，为构建低剂量新型Gd基MRI造影剂提供了新途径。