铁元素作为一种重要的内源性微量元素,广泛分布于人体内各个组织中,维持着生物体的生命健康。近年来,基于铁元素的纳米材料因其独特的物理化学特性,在磁共振成像（MRI）造影、药物输送和肿瘤治疗等方面展示出广阔的应用前景。然而,铁基纳米诊疗体系仍存在许多问题和挑战:一是多功能铁基纳米材料的制备步骤复杂、生产效率低以及生物安全性差,阻碍了其临床转化;二是目前报道的铁基纳米材料对肿瘤MRI的造影性能有待提高,特别是在原发或转移的微小肿瘤诊断方面面临巨大挑战;三是基于铁元素发展的创新肿瘤治疗方法还需不断探索。因此,本论文旨在设计并构建制备简单、生物安全性好、具有高灵敏MRI肿瘤诊断能力和高效肿瘤治疗作用的铁基纳米诊疗材料。首先,论文制备了 一种谷胱甘肽（GSH）响应型铁基纳米材料（HIONP）,实现了对微小肝转移瘤的高灵敏成像及MRI介导的皮下瘤诊断和光热治疗。论文通过简便的“一锅法”,将具有多酚结构的多巴胺修饰透明质酸（HA-DA）和鞣酸（TA）与亚铁离子混合后,在碱性条件下发生氧化反应生成透明质酸包覆的氧化铁纳米颗粒HIONP,其纵向弛豫率（r1）为41.3 mM-1s-1,远高于同类铁基纳米材料,可作为一种高效的T1造影剂增强肿瘤MRI。另外,HIONP表面包覆的透明质酸层能够被GSH取代,导致氧化铁纳米颗粒（IONP）聚集,引起r2/r1比值从3.0增加到6.0,使之变成MRI T2造影剂。体内肝转移瘤成像实验表明,HIONP在肝脏高浓度GSH的刺激下,能聚集成更大的氧化铁纳米簇,发挥T2造影剂的作用,导致肝脏变暗;相反,肿瘤部位GSH浓度相对肝脏较低,HIONP继续作为T1造影剂增强肿瘤的MRI信号,导致肿瘤变亮。因此,HIONP增强的MRI能够清楚地区分出肿瘤转移灶（明亮）和周围正常肝脏组织（黑暗）,显著增加了 MRI检测转移性肿瘤的灵敏度。同时,HIONP还具有皮下肿瘤MRI造影和光热治疗性能,能够用于MRI介导的肿瘤光热治疗。细胞毒性实验和体内血液指标、肝肾功能指标都表明HIONP毒性很低,没有引起明显的肝肾毒性和炎症。总之,HIONP兼具优异的肝转移瘤MRI成像和肿瘤光热治疗性能,并且合成简便、生物相容性好,具有很好的临床转化前景,同时本部分研究为开发具有高灵敏度的肝癌MRI造影剂提供了一种新的策略。其次,论文设计合成了一种具有级联放大氧化应激性能的金属-多酚配位纳米材料（LPNP）,其以疏水药物β-拉帕醌为核,铁离子与多酚（HA-DA和TA）配位形成的配合物为壳。该纳米材料结构稳定,药物包载率高达34.2%,并能在酸性条件下有效地释放β-拉帕醌、多酚TA和Fe3+。实验结果表明LPNP释放的β-拉帕醌在肿瘤过表达的NQO1酶催化下能够产生大量H2O2,而多酚TA能在酸性条件下将Fe3+还原为Fe2+,Fe2+进一步与β-拉帕醌产生的H2O2发生芬顿反应生成大量·OH,并被氧化为Fe3+继续参与反应。论文发现通过多酚转变铁元素价态可实现上述过程的循环,导致肿瘤细胞内的氧化应激水平发生级联放大,引起了肿瘤细胞的免疫原性死亡。同时发现LPNP能够提高肿瘤细胞表面PDL1的表达,因此联合免疫检查点阻断剂PDL1多肽治疗后,可以激活免疫系统,最终实现对荷瘤鼠双侧肿瘤的有效治疗。此外,该纳米材料制备简单,无明显的毒副作用,具有较高的临床转化价值。最后,论文设计合成了一种pH响应型金属-多酚配位纳米载体,用于负载谷胱甘肽过氧化酶4（GPx4）抑制剂辛伐他汀（Siva）,制备得到了铁基纳米材料（SNP）。SNP基于金属-多酚的配位作用而形成,并能有效地负载辛伐他汀,载药量达17.4%,而且其在肿瘤酸性微环境中能够降解释放出Fe3+和Siva。释放的Fe3+在酸性条件容易被多酚还原成Fe2+,进而与肿瘤细胞内源性过氧化氢发生芬顿反应,引起肿瘤细胞膜的脂质过氧化（LPO）,而Siva可以通过对GPx4的抑制作用增强LPO的积累,加强铁死亡对肿瘤的杀伤作用。体外细胞实验研究表明,SNP可通过LPO和GPx4途径诱导细胞发生氧化应激积累导致铁死亡。另外,体内抑瘤实验结果表明,SNP通过诱导肿瘤细胞铁死亡表现出优异的肿瘤生长抑制作用。总之,SNP通过纳米载体发生的芬顿反应导致肿瘤细胞膜LPO与Siva抑制GPx4酶活性协同作用,增强了肿瘤的铁死亡治疗。因此,论文提出的将金属-多酚配位纳米载体与GPx4酶抑制剂结合增强铁死亡治疗的策略,为铁元素应用于肿瘤治疗提供了一种新的方法。