癌症严重威胁着人类健康。光动力治疗（PDT）是指,在特定波长的激光照射下,肿瘤部位的光敏剂被定点激活,之后通过与氧气等分子相互作用,产生活性氧（ROS）从而对肿瘤进行杀伤的微创性治疗手段。光动力治疗产生的ROS寿命极短,扩散范围极其有限,作用半径被限制在10-270 nm内,远小于肿瘤细胞的直径（10-100μm）,导致其可能在作用于胞内生物活性物质之前就已经失活,进而降低了 PDT的效率。以上表明,ROS的产生位置会直接影响PDT的效果。相比于在肿瘤细胞内非特异性分布的光敏剂,递送到肿瘤细胞细胞器的光敏剂产生的ROS能够直接作用于细胞器部位的生物活性物质（蛋白质、核酸、磷脂双分子层等）,大大缩短了ROS发挥作用需要扩散的距离,避免了其在扩散过程中失活,从而提高了ROS的利用效率。此外,ROS直接作用于靶细胞器的生物活性物质会引起靶细胞器功能障碍,进而导致严重的细胞功能障碍甚至死亡,进而加强ROS的肿瘤细胞杀伤作用。目前,线粒体和溶酶体精准定位的PDT是细胞器靶向的PDT的研究热点。线粒体是肿瘤细胞的能量代谢中心。肿瘤细胞通过线粒体氧化磷酸化产生大量能量以维持其快速增殖的能量需求。线粒体靶向的光敏剂能够聚焦肿瘤细胞线粒体并产生高浓度的ROS,实现线粒体精准损伤,从而使氧化磷酸化受阻,切断肿瘤细胞线粒体能量产生途径。此外,抑制线粒体氧化磷酸化减少了氧气消耗,促进光敏剂产生更多的ROS;产生的ROS进一步抑制线粒体氧化磷酸化,构建了一个闭合环路,增强了肿瘤细胞杀伤作用。然而,大量研究证明仅仅抑制线粒体氧化磷酸化并不能有效杀伤肿瘤细胞,因为肿瘤细胞同时利用线粒体氧化磷酸化和糖酵解两条能量代谢途径,可以进行能量代谢转移（即如果一条能量代谢通路被阻断,另一条能量代谢通路将进行补偿性激活以挽救肿瘤细胞的能量损失）。只有同时切断肿瘤细胞线粒体氧化磷酸化和糖酵解两条能量代谢途径,才有望造成肿瘤细胞致死性能量耗竭,达到饿死肿瘤的目的。因此,本课题选用焦脱镁叶绿酸a（PPa）作为模型光敏剂,以三苯基磷作为线粒体靶向配体,构建了新型线粒体精准爆破型光敏剂（TPPa）,探索其阻断线粒体氧化磷酸化的能力。选择昔洛舍平（Sy）作为糖酵解抑制剂,探索TPPa联合Sy是否能引发肿瘤细胞致死性能量耗竭。通过体外协同细胞毒实验证明,TPPa与Sy具有显著的协同细胞毒性,并且光敏剂的线粒体靶向是两药发挥协同作用的关键因素。为了高效递送两药到肿瘤部位,我们构建了仿生双载药聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米递送系统,其中装载TPPa与Sy的PLGA纳米粒作为内核,肿瘤细胞膜作为仿生型外壳。所制备的仿生双载药PLGA纳米粒粒径均一、分布均匀。考察了仿生双载药PLGA纳米粒的体外细胞毒性及协同机制。结果表明,TPPa能够精准定位于肿瘤细胞线粒体,并在激光照射下产生大量ROS,进而破坏线粒体电子传递链,阻断肿瘤细胞线粒体氧化磷酸化能量代谢途径。Sy抑制单羧酸转运体1（MCT1）介导的乳酸外排,进而阻断肿瘤细胞糖酵解能量代谢途径。仿生双载药PLGA纳米粒同时切断了肿瘤细胞的两条能量产生途径,引起了肿瘤细胞致死性能量耗竭,且线粒体精准爆破是仿生双载药PLGA纳米粒诱导肿瘤细胞能量耗竭的关键。考察了仿生双载药PLGA纳米粒的体内药动学行为和组织分布。由于肿瘤细胞膜的包被赋予了纳米粒免疫逃逸的功能,仿生双载药PLGA纳米粒显著提高了 TPPa的血药浓度-时间曲线下面积（AUC）,改善了TPPa的药动学行为。得益于显著提高的AUC和肿瘤细胞膜的同源靶向功能,仿生双载药PLGA纳米粒在肿瘤部位蓄积最多,且在24 h时达到峰值,显著延长了 TPPa瘤内分布的峰值时间。考察了仿生双载药PLGA纳米粒的体内抗肿瘤效果。仿生双载药PLGA纳米粒具有超强的抗肿瘤效果,仅给药一次就可以达到持续的肿瘤生长抑制,这是因为仿生双载药PLGA纳米粒具有仿生纳米技术和合成致死策略的双重优势:（1）仿生双载药PLGA纳米粒具有免疫逃逸和肿瘤同源靶向功能,使药物在肿瘤部位高效蓄积;（2）仿生双载药PLGA纳米粒可以同时切断肿瘤细胞的两条能量产生途径,引起肿瘤细胞致死性能量耗竭,发挥最强的抗肿瘤作用。与正常细胞相比,肿瘤细胞中的溶酶体数量更多、体积更大、脆性更强,并含有大量活性更高的组织蛋白酶。研究表明,当溶酶体发生膜破损或大规模的膜透化时,组织蛋白酶将从溶酶体释放到细胞质,引发细胞凋亡和细胞凋亡样死亡途径。溶酶体精准定位的PDT可以引起广泛、彻底的溶酶体膜透化（LMP）,造成强烈的肿瘤细胞死亡。因此,我们尝试构建了溶酶体精准爆破型光敏剂,选用PPa为模型光敏剂,选用具有不同碳链长度（一个碳C1、四个碳C4、八个碳C8和十二个碳C12）的烷基叔胺作为溶酶体靶向型配体,构建了四种PPa-烷基叔胺溶酶体精准爆破型光敏剂,分别命名为PPa1、PPa4、PPa8及PPa12。所设计的四种溶酶体精准爆破型光敏剂均能自组装形成粒径均一、分布均匀的纳米粒。其中烷基叔胺侧链的碳链长度显著影响光敏剂的自组装能力,在一定程度上随着碳链长度的增加,光敏剂自组装能力也随之增强。PPa8自组装能力最强,是疏水作用力与静电作用力两者综合作用的结果。考察了溶酶体精准爆破型光敏剂自组装纳米粒的溶酶体定位情况。烷基叔胺侧链的碳链长度显著影响四种PPa-烷基叔胺光敏剂的溶酶体定位能力,含有短链烷基叔胺的PPal和PPa4均具有溶酶体精准定位能力,而含有长链烷基叔胺的光敏剂PPa8和PPa12具有溶酶体逃逸能力。其原因在于,在溶酶体酸性条件下,叔胺结构质子化后结合在荷负电的溶酶体内膜上,短链烷烃难以扰动溶酶体膜的磷脂双分子层,导致PPa1和PPa4锚定在溶酶体膜上,具有溶酶体精准定位的效果;而长链烷烃可以扰动溶酶体膜的磷脂双分子层使其进行排列重组,在磷脂双分子层排列重组时,PPa8和PPa12成功进行溶酶体逃逸。考察了溶酶体精准爆破型光敏剂自组装纳米粒在肿瘤细胞内的产生ROS的能力、溶酶体膜透化能力及对不同肿瘤细胞的细胞毒性。PPa4 NPs产生ROS的能力最强,溶酶体膜透化能力最强,细胞毒性也最强。究其原因是PPa4NPs具有较强的细胞摄取、精准的溶酶体定位能力和高单线态氧产生能力。考察了溶酶体精准爆破型光敏剂自组装纳米粒的体内药动学行为。溶酶体精准爆破型光敏剂自组装纳米粒显著提高了 PPa NPs的AUC。这是因为,烷基叔胺修饰链增强了PPa的组装能力,增强了其体内稳定性,从而改善了其体内药动学行为。其中PPa8 NPs组装能力最强,具有最高的AUC。考察了溶酶体精准爆破型光敏剂自组装纳米粒的组织分布情况。与PPa溶液剂和纳米粒相比,PPa-烷基叔胺光敏剂自组装纳米粒具有更高的瘤内蓄积和延长的肿瘤最佳蓄积时间。PPa8 NPs组装能力最强,AUC最高,因此肿瘤蓄积量最高。考察了溶酶体精准爆破型光敏剂自组装纳米粒的体内抗肿瘤效果。与PPa溶液剂和PPa NPs相比,PPa1 NPs、PPa4 NPs和PPa8 NPs具有更强的抗肿瘤效果,且PPa4 NPs抗肿瘤效果最强,可归因于三点:（1）PPa4具有最接近PPa的光学特性,产生ROS的效率最高;（2）烷基叔胺修饰链连接的PPa4具有较强的组装能力,进而提高光敏剂的AUC和瘤内蓄积;（3）PPa4具有溶酶体精准定位能力,在溶酶体酸性环境中质子化,纳米粒发生解聚,缓解了 PPa聚集诱导荧光淬灭（ACQ）效果;且质子化的PPa4与荷负电的溶酶体内膜结合,产生的ROS精准破坏溶酶体膜结构,引起溶酶体膜透化,诱导肿瘤细胞死亡。