光热治疗（photothermal therapy,PTT）由于其非侵入性、无/微创性以及高效性等优势在癌症治疗领域引起了广大研究者的关注。PTT是一种借助于光热材料的光热转换特性,通过在外部激光照射下激活富集在肿瘤部位的光热材料,将光能转化为热能,从而升高局部温度杀死肿瘤细胞的新型肿瘤治疗方式。然而,一方面由于肿瘤细胞的快速能量代谢,往往呈现出缺氧、高还原性、低p H和间质液体压力升高等独特的病理特征;另一方面由于光热转换性能差、光热剂肿瘤富集量低、肿瘤内热量分布不均匀以及热休克蛋白的产生等缺点,导致PTT肿瘤治疗效果不理想。幸运的是,与单一模式治疗相比,基于PTT与其他治疗模式的协同多模式肿瘤治疗可以巧妙地融合各自的优势,从而有效地提高抗肿瘤效果。一氧化氮（NO）作为一种多功能的气体递质分子,在心肌血管舒张、炎症、免疫反应、细胞信号传递和许多其他细胞生命活动中起着至关重要的作用。近年来,许多研究工作表明,NO可使肿瘤血管趋于正常,缓解肿瘤乏氧的微环境,从而增强小分子抗癌药和大分子治疗剂的递送,并改善免疫抑制性的肿瘤微环境,抑制肿瘤转移,进而提高抗肿瘤效果。因此,NO气体增敏/增强疗法正在成为一种辅助肿瘤治疗新途径。然而,由于NO溶解度差、释放不可控和极短的半衰期,极大地阻碍了其在肿瘤治疗中的应用。因此,有必要开发能够精确调控NO气体生成和释放的系统。目前,已经探索了由外源性刺激（光、热、超声波和X射线）或肿瘤内源性刺激（乳酸、酶、葡萄糖和过氧化氢）触发的NO按需释放平台。在这些刺激手段中,超声触发的NO释放由于其良好的肿瘤组织穿透能力和对周围组织的损伤较小,已成为最具吸引力的调控方式之一。基于以上研究,本课题提出将超声响应型NO释放与光热疗法相结合,以期通过协同作用实现对肿瘤细胞的优异治疗效果。本研究将光热材料聚多巴胺PDA作为药物载体,共载NO供体BNN6和声敏剂Ce6,开发一种新的超声触发NO释放纳米平台,用于体内控制NO气体释放和肿瘤PTT的协同治疗。在超声辐射下,PDA-Ce6/BNN6可同时刺激Ce6产生活性氧和BNN6释放NO分子,由此导致细胞损伤并有效增强光热治疗剂PDA在肿瘤组织的富集与渗透,联合治疗高效抑制了肿瘤生长,为开发新型的肿瘤联合治疗模式提供了重要参考。具体研究内容和结果如下:第一部分PDA-Ce6/BNN6的制备与性能分析通过自氧化聚合方法制备PDA纳米载体,Ce6与PDA进行酰胺反应获得PDA-Ce6（PC）,BNN6再通过π-π和疏水相互作用负载在PC上,进而构建多功能PDA-Ce6/BNN6纳米颗粒（PCB）。基于透射电子显微镜和粒径电位仪等属性表征,PCB呈现球状样貌,尺寸相对均一且具有良好的分散性和稳定性。体外对PCB的光热性能和NO产生性能进行了考察,研究发现,PCB展现了良好的光热升温能力和光稳定性以及较高的光热转换效率,同时能够在超声刺激下可控释放NO。第二部分PDA-Ce6/BNN6的体外抗肿瘤效应研究通过细胞摄取与摄取途径探索表明,PCB表现出良好的生物相容性,单纯PCB几乎无细胞毒作用,能够被4T1细胞有效摄取,并在12 h摄取量达到最大,PCB可能主要通过大胞饮内吞途径被摄入4T1细胞。利用相关探针检测了胞内ROS、NO以及ONOO-的产生,研究发现超声处理后PCB在胞内产生了大量ROS和ONOO-,同时随着超声强度的提高,胞内NO的释放量越多。此外,通过MTT法和Calcein-AM/PI共染色实验评估了PCB的体外细胞杀伤效果,结果表明在超声和激光共处理下,PCB发挥了优异的协同治疗效果。第三部分PDA-Ce6/BNN6的体内抗肿瘤效应研究研究构建了4T1乳腺癌荷瘤小鼠模型,考察PCB体内抗肿瘤效应。利用小鼠活体成像仪对PCB进行体内荧光成像,研究发现尾静脉注射PCB后,肿瘤部位的荧光强度在9 h达到较高水平,在注射后48 h仍可检测到荧光,说明PCB具有良好的肿瘤滞留能力。在超声作用下BNN6产生NO,显著提高了PCB在肿瘤部位的再富集。经过超声刺激Ce6和BNN6产生NO/ROS以及光照PDA产生PTT效应,小鼠在接受天治疗后21天内,联合处理组的小鼠肿瘤生长缓慢,肿瘤重量最轻,肿瘤抑制率高达92.5%。研究结果表明超声促进了NO的释放,进一步增强纳米治疗剂在肿瘤部位的富集与渗透,该气体辅助的光热疗法显示出高效的抗肿瘤效应。在整个治疗过程中,小鼠的体重、主要脏器和血清指标均没有发生明显的变化,治疗安全性高。另外,通过免疫荧光初步考察了超声刺激提高PCB在肿瘤部位富集的机制,发现经过超声处理后,PCB组小鼠肿瘤乏氧的微环境和血管形态得到了一定的改善。结论:本论文成功设计了超声可控释放NO-增强光热治疗纳米平台,提高了纳米颗粒在肿瘤部位的富集与渗透,实现了基于NO气体疗法与PTT联合的抗肿瘤新策略。该研究系统创新利用了超声的高穿透深度触发NO和ROS的产生,NO气体能够促进肿瘤血管结构和功能的改善有利于治疗剂的输送,声光有序刺激联合PCB作用后展示出优良的抗肿瘤效果。该研究为设计多功能协同的肿瘤纳米诊疗平台提供了实验基础与依据。