恶性肿瘤严重威胁着人类健康,而就目前来说,临床上常规的治疗方案仍然达不到理想的癌症治疗效果。近年来,光响应疗法由于其卓越的疗效以及较低的毒副作用吸引了研究者们的广泛关注。光热疗法(Photothermal therapy,PTT)以及光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)是目前两种最主要的光疗方法。。PTT和PDT分别利用一系列光敏剂,在特定波长激光的照射下将光能转化为局部过高热(>42℃)或活性氧(Reactiveoxygenspieces,ROS),破坏肿瘤细胞以及肿瘤新生血管,达到清除肿瘤组织的目的。这类光敏剂在无激光照射时毒性极低,因此对于非特异性分布或未照射激光的其它正常组织不产生系统毒性,保证了精确有效的肿瘤特异性杀伤作用。近红外(Near-infrared,NIR)光由于组织吸收率低,可以穿透皮肤到达深层的肿瘤组织,因此非常适宜用作PTT和PDT的引发光源。单一的PTT由于可能的热量分布不均,且在大血管周围产生的热量容易被快速消散,难以完全清除肿瘤,导致部分区域发生肿瘤复发;另外,由于PDT的毒性机制主要为将组织中的氧气转化为活性氧,而肿瘤组织通常呈现严重的缺氧现象,且活性氧的生成可刺激肿瘤细胞抗氧化应激系统激活,从而导致PDT耐药,故单一的PDT治疗效果仍具有局限性。为了弥补单一治疗的缺陷,最近,光热联合光动力双重治疗的方案应运而生。然而,这种联合治疗但还存在以下弊端:1.虽然由近红外光激发的光热治疗已被大量报道,但此区域内的光动力治疗研究仍较为滞后。2.为了获得近红外触发的同步光热以及光动力效应,许多研究者采用上转化材料(如镧系元素)将近红外光转化为短波长的紫外或可见光,从而激发光敏分子产生活性氧,但由于这类材料的生物毒性较大,限制了其进一步应用。3.纳米材料与光敏分子之间不恰当的距离将引起对光动力效能的极大抑制。因此,如何使得近红外区域内的光热、光动力治疗共同协调发挥作用成为了一个重大挑战。在本研究中,我们构建了一种基于中空金纳米球(Hollow gold nanospheres,HAuNS)、由近红外激光一步诱导的新型同步光热联合光动力治疗系统。首先,采用聚乙烯亚胺(Polyethylenimine,PEI)为表面修饰物,扩展HAuNS的表面积,将光敏剂吲哚菁绿(Indocyanine green,ICG)大量化学嫁接于其表面。改变PEI的分子量,调节ICG与HAuNS间的距离,维持ICG的光动力效能以及HAuNS的空间稳定性。通过对构建的纳米给药系统(ICG-PEI-HAuNS)的理化性质、生物分布、抗肿瘤效果等进行全面考察,证明了 ICG-PEI-HAuNS相比游离ICG展现出极佳的物理化学稳定性以及良好的肿瘤靶向效果,且在808nm近红外激光的诱导下,表现出增强的光热效应以及活性氧产率,对肿瘤的生长及转移均具有有效的抑制作用。其次,为了进一步增强该纳米体系的肿瘤累积效率和选择性,我们将一种对肿瘤细胞表面EphB4受体具有特异性亲和力的靶向多肽TNYL修饰于其表面,形成主动靶向纳米球(TNYL-ICG-HAuNS),分别在体内外证明了其特异性摄取以及同步光热联合光动力杀伤作用。随后,我们对治疗过程中所引起的光动力耐药机制进行了探索。研究发现,在光动力过程中,转录因子Nrf2的表达将引起一系列与细胞氧化应激相关的蛋白(如ABCG2,NQO-1和HIF-1α)表达水平上调,引起对游离ICG光动力疗效的耐受,而对TNYL-ICG-HAuNS几乎没有影响,其表现为依然可以有效累积于肿瘤细胞且产生大量活性氧。因此,TNYL-ICG-HAuNS具有逃逸光动力耐药蛋白识别和清除的能力。由于光动力过程中将不断消耗组织中的溶解氧,最后,我们制备了一种氧传递血红蛋白脂质体(Hb-lipo),用于辅助ICG-PEI-HAuNS的光动力作用。分别在体内外验证了其在低氧条件下对ICG-PEI-HAuNS产生活性氧能力以及细胞杀伤力的显著促进作用,并且可在EPR效应的作用下,被动靶向至肿瘤部位,提供一种更加有效的光热联合光动力治疗方法。综上所述,本研究证明了相比单一 PTT或单一 PDT,由近红外激光介导的同步光热联合光动力治疗系统具有增强的抗肿瘤生长以及转移作用,且可克服光动力治疗过程中产生的药物耐受性。此外,在氧传递脂质体的辅助下,有望成为一种新型的肿瘤联合治疗方法。