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背景癌症是世界上导致死亡的重要病因之一。根据世界卫生组织的报道,2018年已有1810万新癌症病例和960万癌症死亡病例,并预计在2030年,全球每年因癌症死亡的人数将达到1300万人。常用于癌症治疗的手段包括手术切除,化疗以及放疗等,但这些传统的癌症治疗手段往往不能达到理想的治疗效果。光动力学治疗（Photodynamic Therapy,PDT）由于其安全性、非侵入性和可控性等特点,在肿瘤精准治疗应用中受到广泛关注。光动力学治疗的实施需要以下三要素:光敏剂（Photosensitizer,PS）,特定波长的光以及氧气。当特定波长的光激活PS后,被激发的PS将其能量转移给分子氧,从而产生具有细胞毒性的活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）,包括单线态氧（1O2）和自由基(O2·-、H2O2、OH·)。这种活性氧它可以氧化生物大分子引起肿瘤细胞的凋亡或者坏死,从而进一步导致肿瘤的消融。但在实际的医学应用中,光动力学疗法存在以下两个问题:（1）光敏剂存在着水溶性差以及靶向能力差的缺点;（2）活性氧的寿命短（﹤40 ns）、扩散距离有限（﹤20 nm）。随着纳米技术的发展,纳米医学和光敏剂的结合越来越受重视。纳米光敏剂不仅可以有效改善光敏剂的溶解性问题,还能提高光敏剂的肿瘤靶向性,并且实现诊疗一体化的功能。近年来,靶向药物递送系统越来越倾向于将药物递送到细胞器中,以实现更有效的肿瘤治疗。因此,在治疗位点发挥活性氧的作用会大幅度提高光动力学疗法的治疗效果。传统的人工纳米载体制备过程复杂,且存在生物相容性差、诱发免疫激活等问题。因此,将药物靶向递送到治疗部位而不引起严重的免疫原性及系统毒性等副作用,对于肿瘤的治疗来说是至关重要的。近年来,天然衍生的纳米囊泡——外泌体（Exosomes,Exos）由于其良好的生物相容性、稳定性以及低免疫原性,被认为是药物递送的良好媒介。目的在此研究中,我们将多功能嵌合肽（Chimeric Peptide,Chip）修饰在内源性外泌体的表面以构建具有细胞膜和细胞核靶向功能的光敏剂递送平台,实现光敏剂的纳米化,并进一步考察其在肿瘤的精准光动力学治疗的应用。方法采用固相合成方法合成多功能嵌合肽C16-K（PpIX）-PKKKRKV。采用聚合物沉淀技术从SD大鼠血液中提取外泌体,利用嵌合肽（Chip）中烷基链的锚定能力修饰外泌体,构建基于外泌体的纳米载药平台（Chip-Exo）。对得到的Chip-Exo进行粒径、电势、蛋白电泳、荧光强度变化以及活性氧产生能力的表征;在体外实验中,我们将Chip-Exo与肿瘤细胞（小鼠乳腺癌细胞）进行孵育,观察细胞对其摄取的情况。并通过一阶段的光照引发光化学内化以及溶酶体逃逸的现象。最后,采用双阶段光照的策略研究Chip-Exo的细胞器双靶向的协同光动力学治疗效果。在体内实验中,对4T1荷瘤小鼠进行治疗,并采用双阶段光照的策略研究体外抑瘤效果。结果为了解决光敏剂靶向性差、水溶性差等缺陷,我们采用了标准的固相合成方法合成多功能嵌合肽。这种多功能嵌合肽C16-K（PpIX）-PKKKRKV由三部分组成,包括用于外泌体修饰的烷基链,用于光动力学治疗的光敏剂PpIX和一条核定位信号肽（PKKKRKV）。这赋予了光敏剂细胞膜与细胞核靶向的能力。通过共聚焦显微镜,我们发现,Chip的红色荧光与细胞膜染料DIO的绿色荧光重叠,这表明Chip能有效地结合在细胞膜上,具有良好的细胞膜锚定能力。通过聚合物沉淀技术将外泌体从SD大鼠血液中分离提纯出来,并经Chip修饰以构建基于外泌体的纳米载药系统（Chip-Exo）,得到纳米光敏剂。修饰后的外泌体仍保持良好的尺寸,其平均大小为132.6 nm。流式细胞仪检测修饰后的外泌体有很强的荧光信号,证实了Chip成功修饰在外泌体的表面。此外,我们通过共聚焦显微镜观察Chip-Exo的靶向能力。基于细胞膜锚定以及溶酶体包裹的影响,Chip-Exo在胞质和胞核的传递受到了限制,在4T1细胞与Chip-Exo共孵育1 h之后,我们采用第一阶段光照（时间30 s,强度29.8mW/cm2）的策略,触发了光化学内化（Photochemical Internalization,PCI）以及溶酶体逃逸,显著改善了ChiP-Exo的胞质传递。同时,由于核定位信号肽（Nuclear Localization Signals,NLS）的存在,大幅度地增强其向细胞核的传递。随后,通过测定细胞存活率以评估双阶段光照的治疗效果。结果表明,经过第一阶段光照（孵育后第1 h,时间30 s,强度29.8 mW/cm2）,在第二阶段的光照下（孵育后第4 h,时间90 s,强度29.8 mW/cm2）,细胞核内的光敏剂会被原位激活并产生具有细胞毒性的活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）以破坏肿瘤细胞的细胞核,从而增强PDT的治疗效果。我们通过小动物成像仪实时监测PpIX的生物分布情况（PpIX给药剂量为3 mg/kg/只）。最后,我们采用双阶段光照的策略（时间2.5+2.5 min,强度320mW/cm2）来研究Chip-Exo对4T1荷瘤小鼠的抑瘤效果,结果表明,双阶段光照策略的应用增强了Chip-Exo抑制肿瘤生长的治疗效果。结论综上,我们构建了基于外泌体的多功能药物递送平台（Chip-Exo）,实现了光敏剂的纳米化并赋予其细胞膜与细胞核的靶向功能。体外以及体内研究表明,采用双阶段光照且靶向至亚细胞器策略的ChiP-Exo不仅能够降低光敏剂的系统毒性,还能显著地抑制肿瘤的生长。因此,本研究通过建立多功能嵌合肽修饰的外泌体为诊疗一体化的纳米光敏剂提供了新策略。