恶性肿瘤严重威胁人们的身体健康,如果发现时已经到肿瘤晚期,多数病人已没有了手术根治的机会。因此,癌症的前期诊断和治疗至关重要。荧光探针和光学成像技术能够在细胞水平研究生物过程,因此受到了人们极大的关注。与其他的临床影像技术相比,荧光造影以其良好的空间分辨率、单分子水平下的高灵敏度、更好的信噪比、对生化活性的优越特异性和非破坏性,为研究分子水平上的生物过程提供了巨大益处,对于早期疾病诊断非常有帮助。光动力疗法因其精确的可控性、最小的侵袭性、高时空精度而成为优异的肿瘤治疗方法,并且已经用于临床治疗。目前,用于肿瘤诊断治疗探针的荧光材料大致分为两类:纳米无机荧光材料和有机分子荧光材料。无机荧光材料在给药后会慢慢排出,但主要残留于网状内皮系统的主要器官,比如肝和脾,因此会产生长期毒性。相反,完全由有机材料构成的有机光学试剂,因为含有良性和生物惰性成分,能够在具备生物光学优点的同时避免毒性问题。但是,多数有机染料溶解性差会导致水环境中严重的自聚集,使细胞吸收更加困难,并且多数有机材料在聚集状态下容易荧光猝灭。为了克服这些难题,本文通过使用具有长波发射,聚集态、光化学稳定性好且分子可设计性强、能级调控方便的稠环电子受体来构建两个体系,分别为苝二酰亚胺（PDI）体系与J-聚集体系,研究制备了四个新型PDI衍生物分子和J-聚集分子TPAAP,从细胞层面证明了它们同时具备优异荧光成像诊断和光动力治疗的功能。其内容分为如下两个方面:1、基于苝二酰亚胺（PDI）衍生物的生物成像和光动力治疗。我们选择单、双溴取代PDI偶联多环芳烃9-菲得到四个新型分子PDI-ph、PDI-ph-R、PDI-diph、PDI-diph-R,通过氢谱、碳谱、质谱等确认了分子结构,CV（循环伏安法）测试计算结果也与分子模拟HUMO、LOMO能级基本一致,并且通过光谱、光动力的表征,我们发现PDI-ph光稳定性优异,且具有最高的单线态氧产率。因此我们选用PDI-ph分子进行后续的生物应用。我们用两亲性聚合物F127对PDI-ph进行包封,对制备的纳米颗粒进行了MTT细胞毒性实验和胞内共聚焦成像,实验结果清晰地证明,PDI-ph纳米颗粒能够在人宫颈癌细胞中实现荧光成像,并且能够在光照下杀死肿瘤细胞。2、基于J-聚集（J-Aggregation）的纳米探针生物成像及光动力应用。我们采用最经典的化学合成方法制备了TPAAP,通过氢谱、碳谱、质谱等确认了分子结构,CV测试计算结果与分子模拟HOMO、LUMO能级基本一致,S1、T1测试结果与理论计算值也基本一致。我们利用分子的J-聚集性质对制备的纳米颗粒荧光特性进行液相控制,制备了符合期望的近红外荧光纳米颗粒具有40%的单线态氧产率,最大发射波长在700 nm。生物实验结果也证实,TPAAP NPs可进行胞内荧光成像,由于分子的J-聚集特性,胞内荧光成像效果良好,而且含量愈高的TPAAP NPs对Hela细胞的杀伤效果也愈好。