在21世纪,癌症是全球范围内的第二大死因,严重危害着广大人群的生命安全。临床上有许多含有咪唑骨架的抗癌药物,然而传统的小分子咪唑类化疗药物在肿瘤部位停留时间短、且难以示踪其体内分布、毒副作用较大、易产生耐药性以及治疗后肿瘤易复发等问题限制了其更广泛的临床应用。有效的成像手段在癌症早期诊断以及治疗中发挥着至关重要的作用。其中,荧光成像技术是生物医学领域发展最快的成像技术之一,可以无创、实时地对细胞及生物组织进行高分辨率成像。并且当荧光成像的波长红移至近红外二区,能够显著降低组织散射和自发荧光,使成像的检测深度、分辨率和灵敏度大大提高。因此,本文围绕着改善咪唑类抗癌分子的活体示踪性能,通过联合治疗改善治疗效果等方面进行研究。一、将近红外二区荧光团CZ-BBT与1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[APMIm]BF4）共价连接,构建了一种长发射波长的咪唑类荧光探针1。该探针由于亲疏水相互作用可以发生自组装,导致了探针从小分子到纳米尺寸的变化,从而使探针能够被动靶向,并蓄积在肿瘤部位。一方面,由于引入的荧光团CZ-BBT能够实时地追踪探针在体内的分布和代谢等情况,从而实现对整个治疗过程的实时监控。另一方面,由于引入的荧光团具有光动力和光热性能,通过实时荧光成像引导光治疗,大幅度提高了对肿瘤细胞的治疗效果。二、咪唑理想的富电子特性使其可能与受体结合以及和各种生物分子发生相互作用。在第二项工作中,通过咪唑类配体与半夹心钌受体配位自组装成功地构建了矩形金属大环Ru1,并通过进一步的配体改造,合成了不同碳链长度的Ru2和Ru3。体外的光物理测试证实了碳链的延长能够有效提高Ru大环的光治疗效果及稳定性。在细胞毒性测试中,Ru1-Ru3在光照条件下对肿瘤细胞的杀伤效果相较于上一项工作中的探针1分别增强了 7.5、3.9、6.5倍,并显著强于临床上的金属抗癌药物“金标准”顺铂。此外,三种Ru金属大环在耐顺铂及乏氧状态下的A549细胞中也展示出优异的抗肿瘤效果,并且对正常细胞具有较低的毒性。其中Ru2的光毒性指数最高（达到4.5）,本文探究其抗肿瘤机制可能为阻滞G1期细胞周期并诱导细胞凋亡。在这项工作的最后,将金属大环Ru2和NIR-Ⅱ荧光团CZ-BBT封装到聚乙二醇化表面活性剂DSPE-mPEG5000中,形成NIR-Ⅱ区纳米诊疗探针Ru2-CZ-BBT NPs。该纳米探针成功用于A549荷瘤小鼠的化疗、光动力疗法、光热疗法的协同治疗,有效地抑制了肿瘤生长,同时具备良好的生物安全性。