疾病的诊断治疗学在近年来得到了巨大关注和广泛研究，以蛋白质为基础的纳米材料具有优异生物相容性、生物降解性、灵活的可修饰性等特点，在癌症的诊疗一体化研究上发挥着巨大作用。鉴于发展以蛋白质为核心的新型诊疗一体化探针具有重要的可应用和临床转化意义，我们在本论文中研究设计了多种以铁蛋白为核心的纳米材料，并着重探究了各种材料在诊疗一体化中的应用。主要内容概括如下:　　第一章，我们简要介绍了肿瘤诊断治疗技术的发展和现状，着重探讨了肿瘤诊断治疗一体化的研究现状。介绍了当今流行的各种用于分子影像研究的成像方法及各成像方法的优缺点。我们分析了各种新材料用于肿瘤诊断治疗一体化的优势和潜在问题，引出以蛋白质为基础的新材料用于肿瘤诊断治疗一体化的应用前景。并介绍了铁蛋白相关的基础知识和现有以铁蛋白为基础的新材料的应用范例。　　第二章，我们将本研究中用到的通用实验方法和手段进行了总结。由于是以生物化学与分子生物学为主要研究方法，很多实验方法和手段具有相通性，特总结于此，节省了后续各章节的篇幅，不必重复叙述。　　第三章，我们研究了一种以铁蛋白为核心的用于肿瘤诊断治疗一体化的生物纳米材料。在铁蛋白内部成功合成了硫化铜纳米颗粒。合成的硫化铜-铁蛋白纳米颗粒在近红外区域有着很强吸收，并且有着很高的光热转化效率和光声成像效果。通过引入放射性64Cu，利用蛋白纳米颗粒实现了对肿瘤的PET成像。合成的材料具有生物相容性好，肿瘤细胞吞噬效率高等特性。该材料在实现肿瘤双模态成像的同时达到了光热治疗效果。结合该材料的安全性、生物相容性等特点，使得其具有极高的临床转化可能性。　　第四章，我们研究设计了不同铁蛋白突变体，并对其性质进行了详细研究。我们在铁蛋白相邻两个单体之间设计了四个组氨酸突变，位于相邻单体相对的四个组氨酸形成了一个类似于化学常用鳌合剂的鳌合基团，该鳌合基团可以特异紧密结合铜离子。另外设计在相邻单体两侧的突变体则不能形成稳定鳌合基团。我们研究比较了三种不同突变体和野生型铁蛋白在各种情况（正常结合、其他二价金属离子竞争、血清、EDTA)下结合铜离子能力，分析比较了四种铁蛋白的具体情况。并通过其中一种突变体在细胞、动物活体水平的相关实验，研究了铁蛋白在生物体内的分布和代谢情况。并发现相比野生型铁蛋白在肿瘤摄取能力上的提高，结合其潜在的载药能力提升，为开发新一代以铁蛋白为基础的肿瘤诊断治疗一体化探针奠定了基础。　　第五章，我们研究了在铁蛋白的不同位置展示不同长短的表位多肽免疫诱发的中和抗体对新生小鼠的保护作用。以引发手足口病的肠道病毒EV71型衣壳蛋白VP1上的表位为基础，将三种不同长度的表位多肽分别展示于铁蛋白的N端、C端和靠近C端的Loop区。我们将得到的九种铁蛋白免疫小鼠，对免疫后小鼠血清中的抗体滴度及中和抗体滴度进行了比较和研究，并利用产生的中和抗体对被EV71攻毒的新生小鼠实现了100％的保护能力。