磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)是心脑血管疾病及恶性肿瘤等重大疾病的主要诊断方法之一,高空间分辨率、非侵入及无电离辐射的优点使得MRI能够安全无创且清晰地显示人体内部的软组织结构。然而,无对比剂的磁共振血管造影(MRA)总是受到血流依赖的内在问题的影响,而临床上的小分子钆螯合MR造影剂由于其快速的血管外渗和较差的对比度增强而不令人满意。为了准确描述解剖学上的血管结构和识别异常,我们在此报告了两种高灵敏钆基MRI造影剂,基于两性离子金属螯合聚合物的高分子造影剂(PINCB28060体外AA-Gd)与生物相容性超小纳米颗粒造影剂(Na Gd F_4@PEG)。PAA-Gd造影剂的纵向摩尔松弛性是小分子钆螯合物的4.6倍以上,并PLX3397采购且具有适当的血液半衰期(73.8分钟)和低免疫原性,因此能够在啮齿类和猪类动物模型中对复杂的微血管进行出色的MR血管成像,分辨率达到百微米级。通过在右脑中动脉闭塞模型、动脉粥样硬化模型和颈动脉血栓模型等主要心脑血管疾病动物模型中探索了PAA-Gd优异的疾病诊断监测能力,通过在慢性肾衰竭大鼠模型中验证了其出色的生物安全性,在大型动物巴马猪中证明了PAA-Gd具有在临床上的转化潜力,对推动心血管疾病的临床诊疗发展具有重要意义。生物相容性超小的Na Gd F_4纳米颗粒作为MRI增强造影剂,同样具备高对比、长循环及无渗漏的优点,通过3D MR血管成像对急性缺血性卒中和再灌注相关蛛网膜下腔出血(SAH)进行可视化,可以精确可视脑卒中大鼠动脉闭塞的三维解剖结构。更重要的是,由于纳米粒的血液半衰期较长,通过单次给药,MRI血管成像的观察时间窗可以覆盖再灌注前后的整个时间段,从而在溶栓治疗过程中及溶栓治疗后实时监测可能的SAH,同样为血管疾病的精确诊断提供了一个有希望的策略。此外,我们还通过在超小Na Gd F_4纳米颗Education medical粒表面继续修饰得到了肿瘤微环境响应的诊疗一体探针(NPs@PEG-RGD,DOX)。颗粒表面修饰的肿瘤靶向功能基团RGD肽使得纳米探针能够出色的完成肿瘤细胞摄取。我们充分利用钆离子出色的MRI造影能力以及有效的放射增敏潜力,达到针对恶性脑胶质瘤细胞优秀的放化疗协同治疗效果,验证了钆基MRI探针作为诊疗一体探针的潜力。综上,我们以心脑血管疾病的精确诊断与预后为目标,提供了基于钆的高灵敏MRI探针,完成对高分辨血管结构与病变的成像,以及提出针对恶性脑胶质瘤诊疗的新策略,对推动以心脑血管疾病和恶性肿瘤为首的重大疾病的临床诊疗发展具有重要意义。