综述：生物响应性与结构可调谐的1H/19F MRI纳米探针：癌症影像与治疗的个性化

这篇综述系统阐述了基于弛豫率（1H）和化学位移（19F）技术的智能响应型MRI纳米探针，通过物理组装、化学交联、解组装及磁共振调谐（MRET）等策略，动态响应肿瘤微环境（TME）中pH波动、酶活性和氧化应激等生物标志物，显著提升癌症早期诊断、分型和治疗监测的精准度，为多模态诊疗一体化提供新思路。

　　

Abstract
癌症作为全球健康重大威胁，亟需突破性影像技术提升早期诊断能力。磁共振成像（MRI）凭借非侵入性、高软组织分辨率和无电离辐射等优势成为癌症诊疗核心手段，但传统造影剂存在特异性与灵敏度不足的局限。智能响应型MRI纳米探针通过动态结构变化响应肿瘤微环境，实现信号精准调控，为癌症诊疗带来新范式。

Introduction
活检虽为癌症诊断金标准，但存在技术门槛高、难以重复取样等缺陷。CT、US、PET等非侵入影像技术各有局限：CT存在辐射风险，US分辨率随深度下降，PET依赖放射性示踪剂。MRI凭借独特优势成为分子影像理想平台，但其早期癌症检测受背景信号干扰制约。分子MRI探针通过靶向谷胱甘肽（GSH）、酸性微环境、缺氧还原酶等肿瘤标志物，显著提升信噪比。传统"始终开启"式探针因结构固定、快速被单核吞噬系统（MPS）清除导致肿瘤富集不足，而结构可调探针通过尺寸动态变化平衡穿透深度与滞留时间——如纤维状结构较球形探针具有更优靶向效率，但过大尺寸会阻碍细胞间隙穿透。

Mechanism of MRI
MRI信号源于原子核在磁场中的弛豫行为：静磁场下核自旋排列产生纵向磁化矢量（M_z），射频脉冲激发后形成横向磁化矢量（M_xy）。弛豫过程包括纵向弛豫（T₁）和横向弛豫（T₂），造影剂通过改变周围水质子弛豫率增强对比。而¹⁹F探针利用其100%天然丰度与零背景干扰特性，通过化学位移变化实现定量检测。

Hydrophobic interactions
疏水相互作用驱动的物理组装是智能探针设计关键策略。如Cheng等开发的AtkCPTNP探针，在肿瘤酸性微环境中发生质子化诱导组装，粒径从25 nm增至150 nm，T₂信号增强3.4倍。类似地，酶响应型探针可被基质金属蛋白酶（MMPs）或γ-谷氨酰转肽酶（GGT）切割，释放Gd³⁺螯合物使T₁信号提升200%。

Early diagnosis
结构可调探针通过级联放大策略实现早期病灶检测。例如双响应型探针在酸性pH和过氧化氢（H₂O₂）作用下发生尺寸收缩与磁矩增强，使T₁-T₂双模态信号差异达8倍，可检测直径<2 mm的微小肿瘤。

Conclusion and outlook
当前挑战主要集中于体内 biodistribution 优化、探针稳定性提升及多模态平台整合。未来发展方向包括开发双模态¹H/¹⁹F探针、人工智能辅助影像解析，以及诊疗一体化探针的临床转化。

Declaration of competing interest
作者声明无利益冲突。

Acknowledgments
本研究获国家自然科学基金（82272055、82272137）、国家重点研发计划（2022YFB3804500）及同济医院启动基金（RCQD2208）支持。