劉妍玥， 吳勇杰， 孫 康， 陶 可

上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200240

磁共振(MR)成像是一種非侵入性體內(nèi)臨床診斷的重要技術(shù)[1,2]。磁共振造影劑可以縮短組織中氫核的弛豫時(shí)間來使造影劑所在部位的磁共振信號(hào)與其他部位的信號(hào)相比有顯著的變化，從而實(shí)現(xiàn)造影成像的增強(qiáng)[3,4]。釓基磁共振造影劑(GBCA)因其含有的三價(jià)釓離子(Gd3+)能大幅縮短人體組織中氫核的縱向弛豫時(shí)間(T1)，成為了目前應(yīng)用最廣泛的磁共振造影劑[5,6]?，F(xiàn)用于臨床診斷的商用GBCA有釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)、釓特酸葡胺(Gd-DOTA)等，T1弛豫率在3～10 mmol-1·L·s-1。然而，此類GBCA在體內(nèi)為非特異性分布，在正常的人體組織和病灶處都有造影信號(hào)。這種非特異性使得病變?cè)\斷中的目標(biāo)信號(hào)與背景信號(hào)的比值較小，難以區(qū)分病灶部位，并伴有假陽性診斷的風(fēng)險(xiǎn)。為獲得較好的成像質(zhì)量，有時(shí)需要在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)注射GBCA或加倍注射，但這也增加了Gd3+在體內(nèi)的滯留，以及腎原性系統(tǒng)性纖維化(NSF)的患病風(fēng)險(xiǎn)[7,8]。為解決上述問題，近年來眾多研究側(cè)重于生物響應(yīng)性GBCA的開發(fā)，旨在對(duì)病灶部位進(jìn)行特異性成像診斷[9-12]。相較于現(xiàn)有的商用GBCA，生物響應(yīng)性GBCA在同等劑量注射時(shí)不僅擁有更顯著的成像效果，還能適當(dāng)延長其在體內(nèi)的滯留時(shí)間，并擁有以亞毫米級(jí)的分辨率對(duì)組織內(nèi)部的酶活性、離子通量、氧化還原狀態(tài)、pH等特異性病理指標(biāo)進(jìn)行成像和定量的能力[13,14]。這些特性大大提高了診斷的敏感性，避免了多次重復(fù)注射GBCA，并為疾病的早期精確診斷提供了可能。

1 生物響應(yīng)性GBCA的設(shè)計(jì)理論

圖1 GBCA弛豫率的影響因素[15]

2 提高生物響應(yīng)性GBCA弛豫率的策略

2.1 減少水分子滯留時(shí)間(τm)

減少水分子滯留時(shí)間是最為常見的提高造影劑弛豫性能的策略。該策略的出發(fā)點(diǎn)是促進(jìn)水分子與Gd3+之間的相互作用，具體來說包括促進(jìn)水分子進(jìn)入順磁性中心，以及在刺激下觸發(fā)順磁性離子釋放到水環(huán)境中這兩種方法。但由于游離的Gd3+在體內(nèi)毒性較大[4,7,8,16]，因此多以較高釓元素豐度的氧化釓來代替Gd3+進(jìn)行釋放。

2.1.1促進(jìn)水分子進(jìn)入順磁性中心

釓順磁性中心可以是納米顆粒疏水核里的氧化釓納米粒子或釓的小分子螯合物。對(duì)于氧化釓納米粒子，一般會(huì)采用生物響應(yīng)性的兩親膠束對(duì)其進(jìn)行包封[9,10]。例如，Zhu等[10]在氧化釓納米顆粒的表面包裹了pH響應(yīng)性嵌段共聚物，從而得到了一種pH響應(yīng)性GBCA。當(dāng)環(huán)境由中性轉(zhuǎn)為弱酸性時(shí)，氧化釓表面的聚合物由疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，促進(jìn)了水與氧化釓之間的相互作用，增加了水分子交換速率(1/τm)，從而帶來弛豫率的增加。而當(dāng)納米顆粒疏水核是釓的小分子螯合物時(shí)，納米顆粒在響應(yīng)后的分解或是疏水核的膨脹都可以促進(jìn)水分子與釓的小分子螯合物相互作用[17-19]。例如，在Kim等[17]的研究中，將甲氧基聚乙二醇-b-聚(L-組氨酸)[PEG-p(L-His)]和甲氧基聚乙二醇-b-聚乳酸-二亞乙基三氨基五乙酸二酐-釓螯合物[PEG-p(L-LA)-DTPA-Gd]組成pH響應(yīng)性聚合物膠束。在弱酸性環(huán)境下，p(L-His)嵌段中咪唑基團(tuán)的質(zhì)子化，引發(fā)了膠束的分解。該分解促進(jìn)了水分子與順磁中心Gd-DTPA之間的相互作用，減少了水分子滯留時(shí)間，提高了T1弛豫效果。

2.1.2增加釓的釋放

疏水性聚合物顆粒在受刺激后分解為可提供高弛豫率的親水性氧化釓小顆粒，同樣可以實(shí)現(xiàn)GBCA在響應(yīng)前后造影成像的變化。例如，Viger等[20]將超小氧化釓納米顆粒包裹在不同的刺激響應(yīng)性聚合物基質(zhì)中合成GBCA，分別實(shí)現(xiàn)了pH特異性響應(yīng)和活性氧(ROS)特異性響應(yīng)。如圖2(a)所示，在疏水性聚合物基質(zhì)內(nèi)部，氧化釓納米顆粒極少與水分子作用，從而具有極低的(背底)信號(hào)。當(dāng)受到酸性環(huán)境或雙氧水的刺激后，聚合物基質(zhì)裂解，氧化釓納米顆粒被釋放到水溶性環(huán)境中，如圖2(b，c)所示，其與水分子的交換速率(1/τm)大大增加，導(dǎo)致T1磁共振信號(hào)的“開啟”。

圖2 (a) 疏水性基質(zhì)包裹的氧化釓納米顆粒(紫色球)的刺激響應(yīng)性釋放；(b) 由中性環(huán)境變?yōu)樗嵝原h(huán)境，激活后的pH響應(yīng)造影劑釋放氧化釓納米顆粒使得弛豫率增加； (c) ROS響應(yīng)造影劑隨H2O2濃度的增加，不斷釋放氧化釓納米顆粒使得T1弛豫率線性增大[20]

2.2 增加旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間(τR)

大多數(shù)小分子GBCA的旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間較短，導(dǎo)致其弛豫率較大分子GBCA有明顯的不足。這是因?yàn)榇蠓肿訌?fù)合物GBCA在溶液中有較好的穩(wěn)定性，有效增加了旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間，使得Gd3+更有效地誘導(dǎo)水質(zhì)子的弛豫；并且與小分子相比，分子量較大的復(fù)合物在體內(nèi)的清除率通常會(huì)更低，使得大分子GBCA能夠隨時(shí)間的增長而在病灶處積累，從而進(jìn)一步增強(qiáng)檢測到的核磁信號(hào)。因此，對(duì)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的生物響應(yīng)GBCA，常見的設(shè)計(jì)思路是通過激活綁定和自組裝這兩種途徑將小分子GBCA變?yōu)榉肿恿枯^大的復(fù)合物(圖3)。

(1)激活綁定。如圖3(a)所示，GBCA受內(nèi)部刺激而被激活，可與蛋白質(zhì)結(jié)合，有效降低了GBCA的翻滾速率(1/τR)，從而提高旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間，增加T1弛豫率。Sherry的團(tuán)隊(duì)通過將1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7-三乙酸釓(Gd-DO3A)與對(duì)Zn2+敏感性不同的配體進(jìn)行綴合，得到了對(duì)Zn2+親和力不同的一系列GBCA。由于Zn2+與人血清白蛋白的結(jié)合能力較強(qiáng)，造影劑在與Zn2+結(jié)合后，又與人血清白蛋白連接在一起，形成了較大的三元復(fù)合物，從而提高r1。因此此類GBCA可用于檢測受到葡萄糖刺激后從體內(nèi)胰腺β細(xì)胞中瞬時(shí)釋放的Zn2+的濃度[21-23]。

(2)自組裝/聚集。含有反應(yīng)性基團(tuán)的GBCA，受內(nèi)源性刺激而響應(yīng)性自組裝或聚集也可帶來旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的增加。如圖3(b)所示，這些反應(yīng)性基團(tuán)在激活時(shí)會(huì)在分子間或分子內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，引發(fā)自組裝或聚集，提高GBCA材料的剛性，進(jìn)而降低其翻滾速率，提高T1弛豫率。一個(gè)早期的例子是Weissleder團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可用于檢測與炎癥相關(guān)的髓過氧化物酶(MPO)活性的MPO-Gd[13,24]。MPO-Gd由兩個(gè)5-羥色胺(5-HT)基團(tuán)與Gd-DTPA偶聯(lián)組成。在MPO存在下，5-HT基團(tuán)被氧化，形成自由基，并在分子間反應(yīng)形成至多5個(gè)亞基的低聚物[13]。形成的自由基還可以與附近的蛋白質(zhì)結(jié)合，延長GBCA在體內(nèi)的滯留，進(jìn)一步提高弛豫效果。

圖3 基于生物響應(yīng)式(a)激活綁定機(jī)制， (b)自組裝或聚合機(jī)制的GBCA的響應(yīng)過程

除自由基聚合外，小分子受生物響應(yīng)激活的可控自組裝是設(shè)計(jì)改變旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的另一種途徑。Rao的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種半胱天冬氨酸酶(caspase)敏感的納米自組裝磁共振成像探針(C-SNAM)，用于監(jiān)測caspase-3和caspase-7介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，為腫瘤治療以及臨床前抗癌藥物的選擇提供寶貴信息[14,25,26]。如圖4所示，存在caspase-3/7和細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽(GSH)時(shí)，C-SNAM經(jīng)歷分子內(nèi)環(huán)化以形成大環(huán)。由于大環(huán)是剛性且疏水的，因此在水溶液中它可以進(jìn)一步自組裝成釓基納米顆粒，延長旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間，提高了造影效果。

圖4 C-SNAM(1)的化學(xué)結(jié)構(gòu)；在二硫鍵被還原和caspase-3觸發(fā)的DEVD肽裂解后，C-SNAM通過2-氰基-6-羥基喹啉和D-半胱氨酸殘基之間的生物相容性分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂院褪杷沫h(huán)化產(chǎn)物(2)；大分子環(huán)(2)由于分子間作用力(即疏水相互作用和π-π堆積)的增加而自組裝為釓基納米顆粒，使得T1弛豫率相對(duì)于未激活響應(yīng)的探針(1)有所增加[14]

2.3 增加配位水分子數(shù)(q)

由于內(nèi)層弛豫率與配位水分子數(shù)成正比，因此當(dāng)GBCA響應(yīng)于刺激而增加配位水分子數(shù)，便可以增大內(nèi)層弛豫率[27]。許多研究通過內(nèi)源性刺激來改變水合環(huán)境，其中最為典型的是金屬離子響應(yīng)性GBCA和酶響應(yīng)性GBCA。如圖5所示，在GBCA關(guān)閉狀態(tài)下，由于封蓋配體阻止配位，水分子進(jìn)入GBCA內(nèi)Gd3+中心的通道受阻，此時(shí)的配位水分子數(shù)為0或1；受內(nèi)部刺激后，封蓋配體與金屬離子結(jié)合而被提起，或封蓋配體被生物酶裂解，配位水分子數(shù)量大大提高，從而大幅增加弛豫率，以實(shí)現(xiàn)造影狀態(tài)開啟[28]。

圖5 (a)金屬離子響應(yīng)和(b)酶響應(yīng)GBCA過程

(1)金屬離子響應(yīng)。Ca2+、Cu2+和Zn2+等金屬離子在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起到重要作用。對(duì)特定離子的濃度變化產(chǎn)生響應(yīng)的非侵入性成像有助于觀測器官功能和病理狀態(tài)。例如，由于前列腺組織對(duì)Zn2+的富集能力隨腫瘤的惡化而衰退，因此通過監(jiān)測葡萄糖刺激后從前列腺細(xì)胞中瞬時(shí)釋放的Zn2+濃度，可有效區(qū)分腫瘤的病程[22]。Major等[29,30]設(shè)計(jì)了一種帶有亞氨基二乙酸酯側(cè)基的Gd-DO3A的衍生物，可實(shí)現(xiàn)與Zn2+可逆結(jié)合。Zn2+的配位將Gd3+的配位水分子數(shù)從0變?yōu)?，激活狀態(tài)下的r1值為未激活狀態(tài)的121%。Dhingra等[31]所研發(fā)的對(duì)Ca2+響應(yīng)的Gd-DOPTRA是由一個(gè)Gd-DO3A單元，配以鄰氨基苯酚N,N,O-三乙酸酯(APTRA)側(cè)鏈組成。不存在Ca2+時(shí)，APTRA單元與釓順磁中心配位，形成配位水分子數(shù)為0的絡(luò)合物；而存在Ca2+時(shí)，APTRA單元優(yōu)先選擇與Ca2+配位，導(dǎo)致了Gd3+與水分子的相互作用，使q增至1，r1值翻倍。Li等[32]則開發(fā)了一種Cu2+響應(yīng)劑Gd-QDOTAMA，該試劑由Gd-DO3A衍生物和基于喹啉的側(cè)基配體組成。當(dāng)遇到病灶微環(huán)境中的Cu2+時(shí)，Cu2+的配位使得GBCA的配位水分子數(shù)從1增至2，r1值增幅達(dá)71%。

(2)酶響應(yīng)。另一類調(diào)節(jié)水合狀態(tài)的GBCA為酶響應(yīng)性造影劑。一個(gè)早期實(shí)例是Duimstra等[33]使用釓基螯合物來檢測參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過程的β-葡萄糖醛酸苷酶(β-glucuronidase)。該生物響應(yīng)性造影劑是在Gd-DO3A上接β-葡萄糖醛酸側(cè)基，側(cè)基通過自消滅性連接子與大環(huán)相連。葡萄糖醛酸充當(dāng)了可被酶裂解的部分，繼而通過自犧牲的方式將封蓋配體和釓基螯合物分裂成兩個(gè)部分。被“釋放”了的釓基螯合物因此擁有了更高的配位水分子數(shù)，被酶激活后，在模擬體內(nèi)陰離子濃度的緩沖液中T1弛豫率提高17%。Giardiello等[34]利用Gd-DO3A配合物與體內(nèi)的碳酸氫根離子結(jié)合形成配合物。帶有3個(gè)乙基側(cè)基的中性Gd-DO3A衍生物與碳酸氫鹽形成穩(wěn)定的配位水分子數(shù)為0的復(fù)合物；而當(dāng)其通過細(xì)胞膜后暴露于豬肝酯酶(esterase)時(shí)，帶有側(cè)基乙酰氧基甲基酯的釓基配合物被激活，乙酯被水解以釋放出3個(gè)側(cè)基羧酸鹽。所得的陰離子絡(luò)合物排斥配位陰離子，從而使水分子結(jié)合至Gd3+所在的順磁中心，配位水分子數(shù)增加到2，使得T1弛豫率增幅達(dá)84%。

2.4 組合調(diào)控多項(xiàng)參數(shù)

上述的設(shè)計(jì)通過內(nèi)部刺激分別改變了水分子滯留時(shí)間、旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間或配位水分子數(shù)這三項(xiàng)影響弛豫率的參數(shù)。而近年來，也有學(xué)者開始嘗試在響應(yīng)刺激時(shí)改變多項(xiàng)參數(shù)，以期達(dá)到更好的造影效果。例如，Garello等[35]設(shè)計(jì)了一種釓基造影劑(LIPO-L-Gd)，將配位水分子數(shù)的變化與旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的變化相結(jié)合，從而更為精確地檢測Ca2+濃度的變化。如圖6所示，可捕獲Ca2+的螯合物被偶聯(lián)至Gd-DO3A內(nèi)核上，并一起連至脂質(zhì)體雙層上。當(dāng)環(huán)境中的Ca2+飽和后，脂質(zhì)體GBCA的r1值激增至不存在Ca2+時(shí)的4.2倍。這是因?yàn)楫?dāng)螯合劑與Ca2+結(jié)合后，配位引起兩親性配體的構(gòu)象變化，一方面使Gd-DO3A部分的配位水分子數(shù)由0變1，另一方面減緩了分子高速的內(nèi)旋轉(zhuǎn)速度，增加了旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了T1弛豫率。這也是據(jù)我們所知迄今為止報(bào)道的對(duì)Ca2+響應(yīng)的GBCA中在T1弛豫率上達(dá)到的最高變化。通過總結(jié)了上述生物響應(yīng)性GBCA的刺激源，被調(diào)控的弛豫率參數(shù)，T1弛豫率響應(yīng)前后的變化及其增幅(表1)，我們猜測改變多項(xiàng)弛豫率參數(shù)有望實(shí)現(xiàn)更為理想的刺激響應(yīng)性磁共振成像效果。

圖6 LIPO-L-Gd造影劑對(duì)Ca2+的響應(yīng)機(jī)制[35]

表1 生物響應(yīng)性GBCA總結(jié)

3 生物響應(yīng)性GBCA的應(yīng)用

3.1 腫瘤微環(huán)境(TME)的響應(yīng)性成像

在人體組織中，TME是一種特殊的局部環(huán)境，具有乏氧、弱酸性、氧化應(yīng)激增強(qiáng)、酶過度表達(dá)等特點(diǎn)。生物響應(yīng)性GBCA可根據(jù)TME的特性進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，從而達(dá)到精確診斷的目的。根據(jù)Warburg效應(yīng)，由于腫瘤細(xì)胞的無氧呼吸作用，腫瘤細(xì)胞經(jīng)糖酵解產(chǎn)生的一系列酸性物質(zhì)使得TME的pH相較于正常細(xì)胞環(huán)境偏低，約為6.5～6.9[36,37]。而通過設(shè)計(jì)使得GBCA在此pH范圍內(nèi)發(fā)生膨脹、收縮、裂解等變化，改變其對(duì)水分子的親和能力，便可對(duì)弱酸性的TME實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性成像，大幅提高了檢測的特異性[10,17,20]。相較于正常人體組織，腫瘤導(dǎo)致的線粒體功能障礙、代謝速率提高等行為會(huì)破壞氧化還原環(huán)境，TME中過量分泌的內(nèi)源性抗氧化劑導(dǎo)致活性氧(ROS)氧化應(yīng)激增加[38-40]。在GBCA上搭載能與這些過量的H2O2、GSH等抗氧化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)的基團(tuán)，使得整體造影劑的性質(zhì)發(fā)生響應(yīng)性變化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)成像[14,20]。大多數(shù)腫瘤的發(fā)生都伴隨著酶的異常表達(dá)，且表達(dá)水平隨腫瘤的惡化而改變。酶對(duì)其底物表現(xiàn)出高選擇性，因此將腫瘤相關(guān)的酶的底物與GBCA進(jìn)行組合，可以得到對(duì)腫瘤特異性識(shí)別的造影劑[13,14]。生物酶還能特異性地催化底物水解，因此將可催化的底物制成造影劑的“封蓋”，在遇到與腫瘤相關(guān)的酶時(shí)，GBCA被解封激活，可實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織的特異性成像[33,34]。

為提高療效，近年來研究者也開始設(shè)計(jì)對(duì)TME中的雙重或多重內(nèi)源性刺激作出響應(yīng)的GBCA，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合TME的特點(diǎn)綜合設(shè)計(jì)，賦予了GBCA成像之外的功能。Fu等[41]研發(fā)了一種pH & GSH型釓基MR/熒光雙模探針(DA-SN)。在弱酸性和高GSH濃度的TME中受分子間作用力(疏水作用和π-π堆積)影響，探針表面電荷發(fā)生轉(zhuǎn)化，在激活造影能力的同時(shí)也提高了細(xì)胞對(duì)造影劑的攝取，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤的響應(yīng)性雙模態(tài)造影。Song等[42]的研究開發(fā)了一種對(duì)pH和酶響應(yīng)性MR成像和藥物釋放的釓基口服藥物用于結(jié)腸癌的診斷和治療。通過將pH敏感的聚丙烯酸和可被β-糖苷酶(β-glycosidase)降解的殼聚糖修飾在Gd3+摻雜的介孔羥基磷灰石納米顆粒上，使納米粒子達(dá)到結(jié)腸腫瘤部位，實(shí)現(xiàn)了響應(yīng)性成像并防止了藥物的提早釋放。

3.2 其他疾病微環(huán)境響應(yīng)

除開腫瘤成像，生物響應(yīng)性GBCA還能用作代謝顯像劑為包括心腦血管疾病、內(nèi)分泌疾病、泌尿系統(tǒng)疾病、精神類疾病等提供精準(zhǔn)的成像診斷。例如，腎臟疾病常伴隨有腎小管液酸堿水平異常，Raghunand等[43]依次對(duì)小鼠注射了具有相似藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的非pH響應(yīng)性GBCA(GdDOTP5-)和pH響應(yīng)性GBCA(GdDOTA-4AmP5-)進(jìn)行造影成像，如圖7(a，b)所示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腎臟尿堿及其周圍組織代謝性酸中毒的精準(zhǔn)診斷。分別展示了正常小鼠和全身代謝性酸中毒并伴有尿堿化的小鼠腎臟pH成像。關(guān)于心腦血管疾病，一個(gè)早期的例子是de Leon-Rodriguez等[44]使用pH響應(yīng)性GBCA對(duì)心臟缺血情況進(jìn)行檢測。如圖7(c)所示，由于心臟缺血部位供氧不足，其pH略低于正常組織，因此GBCA在心臟的缺血部位響應(yīng)激活，得到較高的MR信號(hào)。此外，隨著近年來對(duì)Zn2+在催化作用、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用中的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)組織中的Zn2+濃度失衡與糖尿病、前列腺癌、阿爾茲海默癥等疾病相關(guān)，研究者們開發(fā)了一系列的Zn2+響應(yīng)性GBCA對(duì)胰腺、前列腺等區(qū)域進(jìn)行特異性成像[21-23,29,30]。

圖7 (a)正常小鼠腎臟pH響應(yīng)性成像；(b)全身代謝性酸中毒并伴有尿堿化的小鼠腎臟pH響應(yīng)性成像；(c)心臟缺血部位pH響應(yīng)性成像

4 總結(jié)與展望

生物響應(yīng)性GBCA，其響應(yīng)特性可用于因病理性變化而被激活的磁共振成像，解決了現(xiàn)有GBCA成像時(shí)靈敏度低和特異性差的問題。本文詳細(xì)闡述了生物響應(yīng)性GBCA的設(shè)計(jì)、原理及其應(yīng)用的最新進(jìn)展，論證了其相較于其他磁共振造影劑的優(yōu)越性。分別對(duì)調(diào)節(jié)水分子滯留時(shí)間、旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間和配位水分子數(shù)這3種改變弛豫率的策略展開討論，猜測同時(shí)改變多項(xiàng)弛豫率的影響參數(shù)可進(jìn)一步提高響應(yīng)前后的弛豫率比值。另需注意，MR信號(hào)不僅取決于對(duì)生化刺激響應(yīng)產(chǎn)生的弛豫率，同時(shí)也取決于造影劑的濃度，因此需確保MR信號(hào)的變化是響應(yīng)刺激的結(jié)果?？刹捎帽壤?，使用不同濃度的生物響應(yīng)性GBCA重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以剔除造影劑濃度這一變量的影響；或采用對(duì)照組，連續(xù)注射具有相似結(jié)構(gòu)和藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的響應(yīng)性及非響應(yīng)性造影劑，使用非響應(yīng)性造影劑的信號(hào)變化來估算響應(yīng)性造影劑的濃度；也可研發(fā)雙模態(tài)成像的生物響應(yīng)性GBCA，通過另一種成像模式來測算造影劑濃度，對(duì)MR信號(hào)去卷積從而量化其對(duì)刺激響應(yīng)的程度。

盡管生物響應(yīng)性釓基磁共振造影劑在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有巨大的潛力，但這些研究大多還都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，限制了其在臨床上的深入應(yīng)用。首先，應(yīng)該考慮這些造影劑在合成和表面改性過程中的可再現(xiàn)性和可擴(kuò)展性；其次，為評(píng)估這些造影劑的安全性，還需在生物相容性、生物降解性、藥物代謝動(dòng)力學(xué)和免疫學(xué)等方面進(jìn)行深入研究；再者，研發(fā)時(shí)需考慮這些藥物是否可以解決臨床診斷中未滿足的需求；最后，作為應(yīng)用于體內(nèi)的生物制劑該如何提高其遞送效率，仍有待進(jìn)一步探究。解決了上述需求，可以期待，生物響應(yīng)性釓基磁共振成像造影劑將會(huì)被應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域。