光动力疗法是光敏剂在特定波长的光激发下产生活性氧,杀死肿瘤细胞的一种肿瘤治疗方式。目前,光动力疗法备受关注,然而其临床应用进程却十分缓慢。究其根本,主要存在以下三个问题:(1)光敏剂单线态氧或活性氧(ROS)产率、靶向性、水溶性和生物相容性以及代谢等问题;(2)大部分实体瘤内部处于乏氧状态,导致光动力疗效降低;(3)难以实现深层穿透性治疗。本论文以设计合成新型光诊疗体系为研究方向,以解决光动力治疗肿瘤所面临的科学问题为目标,合成了四种近红外有机光敏剂体系并研究了其肿瘤光诊疗性能。具体研究如下:1.近红外水溶性共轭聚合物纳米点的制备及其肿瘤诊疗性能在超声条件下,将一种基于吡咯并吡咯二酮的水溶性共轭聚合物(WSCP)分子自组装成WSCP纳米点。光谱表征发现WSCP纳米点在730 nm处有较强的光学吸收,同时在730 nm激光激发下无荧光发射,既可以作为光热试剂(光热转化效率约为54%),也可以作为良好的光敏剂(单线态氧量子产率约为13%)。光声成像结果表明,尾静脉注射4小时后,该纳米点在肿瘤部位可以达到最高的富集量,证明其具有很好的靶向聚集性能;而光声成像介导下活体光热/光动力协同肿瘤治疗结果表明,WSCP纳米颗粒能够有效地抑制肿瘤生长,在临床转化方面有很好的潜力。2.近红外AC60纳米颗粒制备及其肿瘤光诊疗性能富勒烯(C60)系间窜越能力高(接近100%),具有良好的光动力应用潜力,但由于C60吸收波长较短,导致其组织穿透能力差,严重限制了其在肿瘤光动力治疗中的应用。在本研究中,将近红外吸光分子通过化学键接到C60表面,解决C60的吸光性问题;随后在其表面包裹两亲性分子DSPE-mPEG2000得到水溶性AC60纳米颗粒。730 nm激光照射下,AC60纳米颗粒中近红外吸光分子将吸收的能量转移给C60,激发C60敏化氧气产生单线态氧,达到光动力治疗的目的。光声成像结果显示该纳米颗粒在尾静脉注射6小时后在肿瘤部位的富集达到最大值,表现出良好的肿瘤靶向性;在730nm激光激发下,AC60纳米颗粒可实现光动力/光热协同治疗,达到了良好的肿瘤治疗效果。3.生物发光共振能量转移介导的光动力抗肿瘤性能解决光动力深层穿透行治疗的策略有两种,一种是延长光敏剂吸收至近红外光谱区域;另一种是采用生物发光共振能量转移激发光敏剂。因此,本研究构建基于生物发光共振能量转移的FAP-荧光团(MG2I-ester-dL5**-Gluc)体系,探讨其抗菌、抗肿瘤性能。光谱结果表明,dL5**-Gluc的生物发光光谱与MG2I-ester、MG-ester的Y吸收带有重叠;Kd测试证实,dL5**-Gluc能够与MG2I-ester、MG-ester紧密结合,具有较高的亲和力;共振能量转移效率结果发现,dL5**-Gluc可以与MG2I-ester、MG-ester结合,在CTZ存在下,发生有效的共振能量转移。以ADPA为单线态氧探针,发现MG2I-dL5**-Gluc体系与CTZ反应后能够有效地降解ADPA,证明该生物发光共振能量转移体系可以有效地产生单线态氧;细菌实验和细胞实验证实,基于生物发光共振能量转移的MG2I-dL5**-Gluc体系具有较好的抗菌抗肿瘤性能。4.不同结构MG2I的合成及其光动力抗肿瘤性能与机制MG2I与FAP结合可以产生单线态氧,为了探索MG2I结构与FAP之间的构效关系,本研究设计、合成了包括 MG2I-ester、MG2I-ester-R、MG2I-PT、MG2I-NH3Cl、MG2I-SO3-、MG2I-COO-在内的一系列MG2I类似结构,研究结果表明MG2I-SO3-和MG2I-COO-与dL5**结合后单线态氧量子产率分别为25.2%和26.2%,其单线态氧产率远高于文献报道的MG2I-ester与FAP-dL5**结合后的单线态氧量子产率(13%);进一步研究MG2I与dL5**之间的解离常数Kd发现,Kd值越大,产生单线态氧的量子产率越低。其中,MG2I-COO-的Kd值最小,其与dL5**结合力最强,单线态氧量子产率最高。细胞亚定位实验结果发现,MG2I类似结构均可跨越细胞膜进入细胞内且暗光毒性较低。在669 nm LED光照下,MG2I-COO-抑制肿瘤细胞生长的效率最高,这一结果与Kd值、单线态氧量子产率结果一致。而且,研究发现,dL5**-MG2I在光照条件下,细胞线粒体内的氧消耗速率越大,其杀伤肿瘤细胞的效率越高。