本论文研究了高质量水溶性和生物相容性磁性氧化铁纳米晶体的制备，探索了所得磁性纳米晶体在核磁共振成像(MRI)和药物载体方面的应用。 首先，在高沸点的强极性溶剂2-吡咯烷酮中加热分解乙酰丙酮铁(Fe(acac)3)，通过一步反应成功地制备了粒径均一、尺寸可调、磁学性质可控的水溶性Fe3O4纳米晶体。研究结果表明，2-吡咯烷酮在反应过程中不仅作为高温传热介质，而且还与Fe3O4纳米晶体表面的铁离子配位，起到了稳定剂的作用。磁性纳米晶体表面的2-吡咯烷酮在阻止粒子团聚的同时，赋予了其水溶性，保持了胶体粒子的稳定性。 采用价廉易得的、无毒性的FeCl3·6H2O代替昂贵的、高毒性的Fe(acac)3作为铁原料，同样制得了高质量的Fe3O4磁性纳米晶体。形成Fe3O4磁性纳米晶体的关键是反应过程中2-吡咯烷酮在高温下分解产生CO和氮杂环丁烷。氮杂环丁烷催化FeCl3·6H2O水解形成氢氧氧化铁(FeOOH)，氢氧氧化铁在受热脱水时被CO部分还原最终生成了Fe3O4，同时CO被氧化为CO2。 其次，为了增加磁性纳米晶体的水溶性和生物相容性，以端羧基聚乙二醇(MPEG-COOH或HOOC-PEG-COOH)为修饰剂，在制备磁性纳米晶体时采用原位方式修饰磁性纳米晶体表面。FTIR结果表明，羧基PEG已经通过共价键联接在Fe3O4纳米晶体表面。所得磁性纳米晶体在蒸馏水和生理盐水中具有优异的溶解性。羧基PEG的用量、分子量以及Fe(acac)3浓度对磁性纳米晶体的尺寸、溶解性质及其磁学性质有着重要影响。 最后，探索了PEG修饰的磁性纳米晶体在核磁共振成像(MRI)方面的应用。体外实验表明所得Fe3O4磁性纳米晶体可以非常有效地缩短质子横向驰豫时间(T2)，体内实验表面Fe3O4磁性纳米晶体具有很长的血液循环时间和较低的生物毒性。这些性质使得磁性纳米晶体在脑缺血和弓形虫等病理模型中具有广阔的应用前景。 以9-氨基吖啶(9AA)为模型药物，开展了药物分子与表面羧基化的磁性纳米晶体之间的耦联。结果表明，9AA通过共价键联接在磁性纳米晶体表面。所得磁载药物的尺寸远小于传统方法制备的磁载药物尺寸。