背景磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）是近年来迅速发展的医学影像技术,多用于临床疾病的诊断。其中,MRI造影剂是这一技术的重要组成部分,它主要是通过缩短体内局部质子的弛豫时间,来加快水中质子的弛豫速率,进而增强正常与患病组织的信号对比度,增强成像的效果。因此,研究弛豫性能高、低毒并具有特异性的造影剂成为当前的主要发展趋势。细菌感染是引发许多疾病、死亡的重要原因。抗生素的滥用导致了大量耐药菌的出现,细菌感染诊断成为抑制抗生素滥用最直接有效的方法。而传统的检测方法很难区分细菌感染和无菌炎症。MRI成像技术的出现,使其具有了灵敏度高、低毒、非侵入的特点,通过诊断细菌感染,有效减少细菌耐药性的发生,为细菌感染的诊断提供检测平台和理论依据。当前,针对细菌的MRI造影剂少有报道,细菌感染MRI造影剂将有望为细菌感染诊断开启崭新的天地。目的本论文针对细菌感染MRI造影剂的研究,开展了两方面的研究工作:（1）构建合成具有细菌靶向性的MRI探针分子;（2）构建合成硝基还原酶（NTR）激活型MRI探针分子。方法和结果1.本论文通过将氨基糖苷类抗生素-新霉素（Neomycin）与Gd-DOTA（FDA批准的T₁加权MRI造影剂）相结合,并引入亲脂性基团linker改善细菌细胞膜穿透能力,首次研发出一种基于钆（Gd）的细菌特异性靶向MRI造影剂Gd-DOTA-linker-Neo,能达到穿膜并能够靶向细菌成像的目的,对细菌感染实现靶向性成像。与临床常用的MRI造影剂Gd-DOTA(r₁=3.9 mM^–11 s^-1)相比,探针Gd-DOTA-linker-Neo的r₁为4.1 mM^–1s^-1,弛豫性能相当;探针在金黄色葡萄球菌中的弛豫速率(R_1,cell)约为Gd-DOTA的10倍,在大肠杆菌中约为Gd-DOTA的5倍,而在正常细胞中无成像增强效果;更重要的是,在小鼠成像中,预标记探针的细菌表现出明显的MRI信号增强效果,与预标记Gd-DOTA的细菌相比,预标记探针部位的信号强度在注射后增加了53%（***P<0.001）,且在4小时内强度逐渐降低,表明其在体内对细菌感染的高分辨率成像有很大的潜力。2.本论文将对硝基苄基团（PNB,NTR作用位点）与Gd-DOTA相结合,设计合成出一种新型NTR激活MRI造影剂Gd-DOTA-PNB。该探针被NTR激活后,PNB基团首先被还原成氨基,然后通过多米诺反应自身消除,最终生成Gd-DOTA,使弛豫率增加,成像增强;与探针Gd-DOTA-PNB(r₁=3.1 mM^–11 s^-1)相比,Gd-DOTA的r₁为3.6 mM^–1s^-1,增加了15%;在大肠杆菌及缺氧肿瘤细胞中,探针的信号强度增加了8%,表明该探针可作为一种MRI增强造影剂来检测NTR的活性。结论本文首次合成了两种细菌特异性MRI探针,其中靶向性探针对细菌具有良好的靶向作用,且对革兰氏阳性及阴性菌均有不同程度的成像增强,可作为潜在的细菌感染诊断剂;酶激活型探针具有一定的成像增强效果,能够用来检测细菌中NTR的活性,为细菌感染的诊断提供了基础。