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一、成果简介

核磁共振造影是临床中广泛应用的一种非侵入式疾病诊断方法，具有空间分辨率高，深层组织和软组织成像效果好，安全高效等优点。为了进一步提高核磁共振成像的对比度和灵敏度，基于钆元素的核磁共振造影剂被大量用于增强T1核磁共振成像效果。钆元素具有七个同向排布的未成对电子，可以有效减少被检测组织中水质子的弛豫时间，具有显著的核磁共振造影增强性能。超过三分之一的核磁共振造影使用商用钆金属螯合物来增强成像效果。然而商用钆金属螯合物是小分子物质，代谢速度快，体内滞留时间短，由于其在全身分布，无靶向性，肿瘤富集性弱。商用钆金属螯合物在酸性环境下不稳定，还存在钆离子脱落的风险，而游离的钆离子会造成肾脏纤维化，这限制了钆螯合物造影剂在核磁共振增强成像中的应用和生物安全性。

本成果提供了一种空心氮掺杂碳球负载单原子钆造影剂的制备方法，该制备方法包括采用尺寸可控的纳米级模板，将含氮有机化合物和钆离子进行负载，高温煅烧后得到氮掺杂碳负载的单原子钆，后将模板刻蚀掉、并进行亲水性聚合物的包覆，得到空心氮掺杂碳球负载单原子钆造影剂。

图1.钆单原子材料的透射电镜图

二、应用领域

涉及造影剂制备技术领域，本成果重点用于核磁成像造影剂，用于核磁成像。

三、市场前景

磁共振成像（MRI）是一种强大的非侵入性诊断方法，用于多种生物医学成像模式中的疾病评估，尤其是用于肿瘤的早期检测和准确定位。为了克服MRI 的低灵敏度，医生们利用造影剂，如钆(Gd)螯合物，通过增加体内水分子的自旋弛豫率来增强临床成像对比度。然而，由于小分子Gd 螯合物的非特异性分布和快速清除，它们在癌症诊断中面临着灵敏度不足和缺乏选择性的挑战。

潜在市场规模：考虑到我国人口数量位居世界第一，人口老龄化速度加快，且临床检查需求持续增长，未来我国将是全球MRI设备最大的市场之一。

核心竞争力：与传统小分子Gd螯合物和纳米材料相比，本成果产品具有更高的弛豫性，同时由于Gd泄漏率低，其具有更高的生物相容性和安全性。相比于Gd螯合物，其具有更高的肿瘤靶向性；相比于纳米氧化钆，其具有更高的钆原子利用效率。

运用潜在效益：与传统造影剂相比，造影能力提高近四倍，Gd离子泄露毒性降低近七成。

推广社会价值：本项目实现了高性能高安全的Gd造影剂制备，针对我国人口基数大，老龄化速度加快，及核磁成像临床需求持续增长的现状，具有重要意义。

1、成果由北京理工大学单独持有；

2、本成果已授权专利。