癌症的发病率和死亡率逐年攀升对人类的健康与生存构成巨大的威胁，现已成为重大的公共卫生问题。光动力疗法(PDT)利用特定波长光激活光敏剂产生毒性活性氧来杀死肿瘤细胞，具有高时空精确可控、非侵入、可重复性等优势，是一种极具前景的肿瘤治疗方法，备受关注。但目前光动力治疗在临床的广泛应用受到诸多因素制约，如光敏剂靶向差，损伤正常组织;激发波长短，无法实现对深层肿瘤的治疗;产生的活性氧分子寿命短(＜4μs)、扩散距离有限(＜20nm)，降低光动力治疗的效力。可见，设计开发新型功能化光敏剂是推动肿瘤光动力治疗在临床上大范围应用面临的关键问题。因此，本论文基于不同策略，设计了一系列功能化纳米光敏剂，以期克服目前光敏剂的缺陷，实现肿瘤的高效光动力治疗。研究内容分为以下四部分。
　　第一部分，为解决光敏剂对正常组织损伤的难题，利用原卟啉(PpIX)的聚集自猝灭性质，设计合成了普鲁兰糖基、肿瘤特异性还原微环境激活的纳米光敏剂P-s-s-PpIX NPs。研究表明，在正常生理环境下，P-s-s-PpIX NPs呈光激活无单线态氧产生的“灭活”状态，而当P-s-s-PpIX NPs进入癌细胞后，高浓度的GSH使得二硫键迅速断裂，导致纳米光敏剂结构松散、解体、PpIX恢复荧光及单线态氧产生能力，实现了对癌细胞的有效杀伤，同时避免了对正常细胞的损伤。与非激活型P-PpIX NPs相比，还原激活型P-s-s-PpIX NPs对癌细胞呈现出更快速、高效的光动力杀伤效果。
　　第二部分，针对传统光敏剂激发波长短、治疗深度受限及无靶向的问题，利用共振能量转移原理，基于上转换材料与光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)及靶向肿瘤表面核仁素的适配体ASl411，设计合成了一种癌细胞靶向、近红外激发纳米光敏剂U-C/A NPs。考察U-C/A NPs的理化性能、光谱性能、靶向性能及在980nm光源激发下的光动力治疗性能。研究表明，U-C/A NPs能够被980nm光源激发产生单线态氧，改善肿瘤组织光动力的治疗深度。与非靶向型U-C/R NPs相比，U-C/A NPs具有优异的肿瘤靶向和富集能力，在相同的光照条件和光敏剂浓度下，U-C/A NPs在细胞内产生单线态氧的量增多，诱导产生凋亡细胞的比例增大，使光动力抑癌效果得到提升。
　　第三部分，活性氧分子寿命短、扩散距离有限显著降低传统光敏剂的光动力疗效，因此，设计制备了特异性靶向线粒体的近红外纳米光敏剂U-C/T NPs，通过对肿瘤细胞线粒体的靶向损伤，提高肿瘤光动力疗效。考察U-C/T NPs的线粒体定位能力及在980nm光源激发下诱导线粒体损伤的光动力性能。研究表明，与非靶向型U-C NPs相比，U-C/T NPs靶向锚定于线粒体，并特异性地在线粒体中产生单线态氧、触发线粒体功能性障碍，导致线粒体膜电位降低。低剂量U-C/T NPs在光照射下能够诱导细胞快速凋亡，在体内和体外抑癌实验中呈现出较高的抑瘤效率。
　　第四部分，为延长纳米光敏剂U-C/T NPs的血液循环时间并增强其在肿瘤细胞的靶向富集能力，将2，3-二甲基马来酸酐(DMMA)分子共价修饰在U-C/T NPs表面，获得具有酸敏感β-羧基酰胺键的纳米光敏剂U-C/T-DM NPs。考察U-C/T-DM NPs的理化性能、光谱性能、酸响应性、靶向能力及在980nm激发下的光动力活性。研究表明，U-C/T-DM NPs在生理环境中呈电负性，适于血液循环;而当其到达肿瘤组织后，肿瘤微酸环境(pH6.8)使得β-羧基酰胺键快速断裂，U-C/T-DM NPs发生电荷反转显正电性，与肿瘤细胞膜之间的作用增强，促进癌细胞摄取。与非电荷反转型U-C/T-SA NPs相比，U-C/T-DM NPs具有优异的肿瘤细胞靶向富集能力，同时，U-C/T-DM NPs能够特异性定位于肿瘤细胞的线粒体上，在光激发下产生大量单线态氧，诱发线粒体损伤。在体外、体内抑癌实验中，具有肿瘤微酸响应电荷反转能力及线粒体靶向的U-C/T-DM NPs显示出对肿瘤的高效靶向光动力治疗效果。