乏氧是实体瘤中普遍存在的现象，它对肿瘤的发生、发展、转移和治疗耐受有广泛的影响，也常被用作治疗预后的重要指标。因此，如何对肿瘤病人的乏氧区进行准确预测和评估，将对治疗方式和疗效产生重大影响。然而，乏氧区远离血管，传统造影剂难以在此区域进行有效富集和长期滞留，对其成像造成了极大障碍。针对这一现象，国家纳米科学中心陈春英研究员课题组利用自组装策略，设计了硝基咪唑类乏氧触发器（Pimo），并将其修饰在超小氧化铁纳米颗粒 (UIO) 表面构建新型乏氧探针UIO-Pimo。该探针利用UIO的超小尺寸帮助其渗透至肿瘤乏氧区，Pimo在低氧、电子供体和硝基还原酶共同存在的条件下被生物还原，触发UIO-Pimo生成大尺寸组装体，提升T2成像信号；与此同时，其所载带的疏水环境诱导荧光信号分子（NBD）的荧光也得到特异性增强，极大提升该探针所在乏氧区的检测灵敏度。据此，本工作还建立了MRI差值法，获得乏氧肿瘤在活体中的三维分布，为该方法的临床应用奠定基础。本研究所设计的乏氧微环境诱导自组装策略，通过简单的化学开关设计，实现了纳米材料的特异性尺寸变化，精确调控纳米材料的组装过程，提高纳米材料在乏氧肿瘤的浓度和滞留时间，为克服纳米材料渗透能力有限带来的治疗局限性提供新的解决方法。