共軛聚合物是一類性能優(yōu)異的光學造影劑，然而光學成像技術(shù)有限的組織穿透深度限制了共軛聚合物在活體成像上的應(yīng)用范圍。另一方面，共軛聚合物本身所具備的順磁性，使其在理論上有可能作為一種造影劑而應(yīng)用于具有無電離輻射和無組織穿透深度限制等特點的磁共振成像領(lǐng)域，但如何將共軛聚合物的順磁性應(yīng)用于磁共振成像，仍需在理論上進一步闡釋并在實踐中加以驗證。近期，復旦大學聚合物分子工程國家重點實驗室的林沁睿博士后等以常用的共軛聚合物聚吡咯為模型分子，通過聚吡咯中順磁性物質(zhì)與周邊分子的相互作用，成功制備得到了具有T2-磁共振造影功能的共軛聚合物造影劑。
圖1聚吡咯中，單極化子與周邊分子相互作用的變化。
共軛聚合物被氧化時會分別產(chǎn)生具有順磁性的單極化子（帶一個正電荷）和雙極化子。通常在共軛聚合物內(nèi)部單極化子的孤對電子之間存在著強“自旋-自旋”相互作用，導致單極化子與水分子相互作用較弱，無法用于磁共振成像；诖耍芯繄F隊提出了一種“部分配位”的方法，利用鄰二酚類物質(zhì)，將共軛聚合物中的未成對電子“釋放”出來，轉(zhuǎn)而與水分子相互作用；同時，在“部分配位法”的制備過程中，單極化子能夠進一步偶聯(lián)形成雙極化子，而雙極化子的靜電排斥作用亦能增強單極化子與水分子的相互作用，由此成功制備得到了具有T2磁共振造影功能的聚吡咯納米粒子，其作為造影劑用于體內(nèi)磁共振成像的可行性已得到初步驗證。這一“部分配位法”同樣適用于其它聚合方法相近的共軛聚合物納米材料如聚噻吩、聚苯胺類物質(zhì)等。
此項工作以“Non-metallic T2-MRI agents based on conjugated polymers”為題發(fā)表在《Nature Communications》上（Nat Comm 2022,13, 194），文章第一作者是復旦大學博士后林沁睿博士，邵正中教授和楊宇紅博士為本文共同通訊作者；該研究得到國家自然科學基金委的支持。另外，本文也是團隊在過去兩年中基于共軛聚合物造影劑研究（Nano Lett 2018, 18, 7485）的后續(xù)工作。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29569-x
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