光热治疗（PTT）是利用光热剂（PAs）的光热效应,在外部光源照射下将从光中吸收的能量转化成热能,提高肿瘤细胞周围的温度,进而杀伤肿瘤或者提高肿瘤细胞对其它治疗方法的敏感性。硫化铜纳米颗粒（Cu2-xS NPs,0≤x≤1）是在PTT和光声成像（PAI）中被广泛认可的近红外光热剂。与小分子有机染料（如ICG等）、金、银、碳纳米材料等光热剂相比,Cu2-xSNPs具有良好的生物相容性和光稳定性。因此,Cu2-xSNPs有望成为继金纳米壳和ICG之后下一个进入临床研究的光热剂。然而,将Cu2-xS NPs进行临床转化的道路仍然漫长,主要受限于系统的临床前安全性评价。目前,有关Cu2-xS NPs的系统性安全性评价以及毒性机制的临床前研究十分有限。因此,本课题采用生物矿化法以牛血清白蛋白（BSA）为载体合成了两种不同尺寸的BSA@Cu2-xSNPs,并对其进行表征、体内外光热和光声效应、体内代谢动力学、体内安全性评价、以及相关毒性机制等一系列临床前研究进行评价。本论文结构及主要研究结果如下:第一章:首先简要概述了光热治疗、光声成像以及光热剂和影像剂的研究进展,然后总结了硫化铜纳米材料在疾病的各类诊断治疗平台中的应用及优势,最后具体阐明了博士课题的选题依据、设计思路及研究内容。第二章:本章建立了硫化铜纳米材料的绿色合成方法,利用生物矿化法成功合成 了两种尺寸的 BSA@Cu2-xS NPs——L-BSA@Cu2-xS NPs（17.8 nm）和 S-BSA@Cu2-xS NPs（2.8 nm）,两种纳米材料均具有良好的分散性、稳定性、较强的近红外光吸收能力,以及良好的光热升温效果和光声成像效果。L-BSA@Cu2-xS NPs 和 S-BSA@Cu2-xS NPs 的光热转换效率分别为 42.7%和 44.9%。小鼠体内实验证明,L-和S-BSA@Cu2-xS NPs介导的光热治疗均能够有效地杀伤肿瘤细胞,并阻止肿瘤细胞的恶性转移。第三章:首先对L-和S-BSA@Cu2-xS NPs在大鼠体内的吸收、分布、代谢、排泄进行了研究,结果表明S-BSA@Cu2-xS NPs在体内分布得更慢,清除得更快。两种材料均主要分布在肝脏中,且主要通过肝胆消除途径从粪便中排出,S-BSA@Cu2-xS NPs在粪便和尿液中的清除率均高于L-BSA@Cu2-xS NPs。单次给药后7天内,S-BSA@Cu2-xS NPs在大鼠体内基本代谢完全,而L-BSA@Cu2-xS NPs在肝脏中仍有大量蓄积。然后在连续14天重复给药的安全性评价中确认了 L-和S-BSA@Cu2-xS NPs均具有良好的生物相容性,但是存在潜在的肝毒性风险。肝脏病理切片中观察到了纳米颗粒大量蓄积的情况,L-BSA@Cu2-xSNPs给药组大鼠肝毒性以大量的炎症细胞浸润为主,S-BSA@Cu2-xS NPs组则含有少量的炎症细胞浸润和局部纤维组织形成。但在停止给药恢复28天之后,S-BSA@Cu2-xS NPs给药组大鼠所有肝毒性症状基本恢复,而L-BSA@Cu2-xS NPs造成的肝毒性则没有恢复,炎症浸润情况更加严重。第四章:采用大鼠原代肝细胞和Kupffer细胞提取技术以及三维肝微组织培养技术,研究两种材料肝毒性差异的机制。即肝细胞对S-BSA@Cu2-xS NPs的摄取量更高,因而其能够快速地通过肝胆消除途径排出体外,产生的肝毒性也能够在停止给药后迅速恢复;而Kupffer细胞则对L-BSA@Cu2-xS NPs的摄取量更高,因此其在肝脏中不容易被代谢出去,进而造成长期且不可逆的肝毒性。第五章:转录组学、蛋白质组学和RT-qPCR实验进一步从分子生物学的角度考察了两种材料的肝毒性及其差异,L-和S-BSA@Cu2-xS NPs连续14天给药后均会导致大鼠肝脏中炎症通路、脂质代谢通路、胆固醇胆汁酸代谢通路、药物代谢CYP450通路和铜离子转运通路上的基因表达发生显著改变,但是S-BSA@Cu2-xS NPs给药组大鼠被显著改变的基因表达水平可以在停止给药后恢复到正常水平,而L-BSA@Cu2-xS NPs给药组大鼠肝脏差异基因表达则无法恢复。本研究采用绿色合成方法制备的BSA@Cu2-xS NPs具有较好的稳定性、生物相容性、较高的光热转换效率、以及较好的光热治疗效果和光声成像能力,是具有潜在临床转化能力的近红外二区诊疗剂。安全性评价实验提示BSA@Cu2-xS NPs可能存在潜在的肝毒性风险,但是S-BSA@Cu2-xS NPs给药组大鼠产生的肝毒性可以在停止给药后28天内基本恢复到正常水平,而L-BSA@Cu2-xS NPs产生的肝毒性则无法恢复。该研究结果表明,尺寸为2.8 nm的S-BSA@Cu2-xS NPs作为一种用于肿瘤光热治疗和光声成像的纳米诊疗试剂更加具有临床转化价值。