普鲁士蓝（PB）是一种具有三维开放框架结构的金属有机框架材料，因其物理化学性质，如高比表面积、良好的化学稳定性和可调节的孔隙结构，在生物医学领域展现出应用前景。磁性纳米材料（如Fe3O4、MnFe2O4等）则因其良好的磁性和良好的生物相容性，成为MRI对比剂。将普鲁士蓝与磁性纳米材料复合，可以充分发挥两者的优点，进一步提升复合材料的MRI性能。

普鲁士蓝修饰磁性纳米材料的特性

普鲁士蓝的特性

普鲁士蓝的化学式为Fe₄[Fe(CN)₆]₃，具有坚硬的3D分子结构框架、毫米级的宏观联通孔隙、开放的离子通道以及开阔的孔隙空间。这种结构有利于电子及阳离子转移，其阳离子嵌入晶格后的体积膨胀很小（仅为1%左右），因此具有较好的循环性。在生物领域，普鲁士蓝常被用作生物染色剂，并且具有安全环保无污染的特点。

磁性纳米材料的特性

磁性纳米材料具有超顺磁特性，能够在外部磁场的作用下产生磁响应。常见的磁性纳米材料如超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs），包括γ-Fe₂O₃纳米粒子和Fe₃O₄纳米粒子，能够有效改变核磁共振过程中的r₂驰豫过程，有效缩短T₂驰豫时间。在SPIONs的作用下，T₂加权核磁图像通常表现为弱信号，通过靶向修饰的SPIONs进入机体之后会随着体内循环扩散到各组织器官，由于SPIONs在体内各部分的分布不同，使得局部核磁共振信号呈现不同分布，通过图像信号强弱的不同可有效对各组织器官的变化进行准确判断。

普鲁士蓝修饰磁性纳米材料在MRI中的成像原理

MRI的基本原理是利用磁共振现象，借助计算机技术和二维图像重建方法进行成像。质子数为基数的原子核因其自旋转运动而产生磁矩，在特定频率的射频脉冲激发下，该原子核会因能量共振吸收而被激发；停止脉冲后，原子核释放出能量而回到基态产生弛豫现象。弛豫分为纵向和横向弛豫，相应的纵向弛豫时间为T₁时间，横向弛豫时间为T₂时间，与之相对应的是T₁/T₂成像。

普鲁士蓝修饰磁性纳米材料作为MRI造影剂，主要通过影响其周围氢质子的弛豫来提高和改善成像的对比度。磁性纳米材料的超顺磁性可以缩短T₂弛豫时间，使T₂加权像变暗；而普鲁士蓝的引入可能会进一步调节复合材料的磁学性质和电子结构，从而影响其对氢质子弛豫的影响，实现对成像性能的优化。

普鲁士蓝修饰磁性纳米材料的MRI成像性能表现

增强成像效果

普鲁士蓝修饰磁性纳米材料可以增强MRI的成像效果。在动物实验中，使用该复合材料作为造影剂，实验鼠异常组织的亮度是周围健康组织亮度的10倍。这是因为复合材料在体内分布不同，使得局部核磁共振信号呈现不同分布，通过图像信号强弱的不同可有效对各组织器官的变化进行准确诊断。

提高对比度

普鲁士蓝修饰磁性纳米材料能够提高MRI图像的对比度。普鲁士蓝的引入可以改变复合材料的磁学性质，使其在MRI中表现出更明显的信号差异。与传统的磁性纳米材料造影剂相比，该复合材料可以更好地区分正常组织和病变组织，提高成像的清晰度和准确性。