光学诊疗是一种先进的医疗技术,提供微创、精确、快速的肿瘤诊断和治疗。在众多光诊疗材料中,有机光诊疗剂因其易修饰、可功能化、光物理性能可调、生物安全性高等优点,在新型光诊疗试剂开发中极具前景。大部分有机光诊疗剂存在以下问题:吸收波段多在近红外一区,组织穿透性有限;设计策略带来的性能和治疗方式单一,光物理性能不可调,无法适应复杂的肿瘤微环境需求;而且多采用高功率和高热方式,存在着较大的副作用。苝酰亚胺具有高稳定性、易修饰、光物理性能可调等优势,广泛应用于光诊疗试剂开发。鉴于苝酰亚胺化学修饰-性能调节之间的关系,本论文通过合理的分子结构设计和采用水溶性修饰策略,调控其光物理性能和纳米性质,赋予多功能化,应用于抗肿瘤。针对以上问题,基于苝酰亚胺分子,利用化学修饰策略（1）硫原子取代（2）引入“推电子”基团和（3）延长π-共轭体系等,设计光诊疗性能优化的苝酰亚胺衍生物。进一步通过可控活性自由基聚合或物理包裹手段赋予苝酰亚胺水溶性、负载和控释药物能力、血脑屏障穿透性等多功能化。制备的苝酰亚胺纳米诊疗剂实现了多种模式的、微创高效的、深层穿透的肿瘤诊疗,为解决以上问题提供了新的有机光诊疗纳米材料,主要内容如下:（1）利用简单硫原子取代苝酰亚胺羰基的设计,系统调节荧光、光声、光动力和光热性能转变,以便满足不同生理环境下多种模式的诊疗需求。通过控制硫原子取代酰亚胺位羰基的数量,来调控苝酰亚胺的光物理性能。初始的苝酰亚胺具有极强的荧光,随着硫原子取代个数的增加,吸收光谱逐渐红移,荧光均被淬灭。其中,单硫取代的苝酰亚胺具有很好的光动力效果,单线态氧量子产率高达95.6%。但随着硫原子取代程度的增加,单线态氧产生能力不断降低。根据能量的此消彼长原则,最大硫化程度的四硫取代的苝酰亚胺表现出完全的光热性能,成为光热分子。改变硫原子取代程度调控了苝酰亚胺吸收光子后的能量耗散途径,使其光物理性能实现了从荧光性能到光动力性能再到光热性能的转变;然后在细胞、假体和活体水平,分别验证了它们的荧光、光声成像及光热、光动力治疗。本章探究了不同硫化程度苝酰亚胺分子与诊疗性能的关系,实现多种模式光诊断和治疗,以满足不同微环境的肿瘤的需求。（2）利用“推电子”结构修饰策略及活性聚合方法,合成功能性大分子,构建可在温和条件下对肿瘤进行治疗的苝酰亚胺纳米诊疗剂,以解决传统治疗中高热引起炎症反应及副作用的问题。在苝酰亚胺“迫位”引入具有光敏性的“推电子”结构-氨基蒽醌,使其吸收红移至近红外区域,兼具光热及光动力性能。再通过可控活性自由基聚合,在“海岛位”引入具有水溶性及温敏响应性无规共聚物。制备了苝酰亚胺为疏水核,温敏聚合物为亲水壳的四臂星状聚合物。在亲疏水作用下,将热休克蛋白抑制剂包裹其中,最终制备苝酰亚胺光诊疗纳米试剂。实现光热光动力联合治疗;在低功率照射下的升温即可触发温敏聚合物相分离,实现抑制剂的可控释放;释放的抑制剂降低热休克蛋白在应激条件下的自我保护作用,同时提高光热及光动力的疗效,具有双重增敏的肿瘤光治疗特性,在细胞及活体水平分别实现微创条件下高效抑制肿瘤生长的效果。（3）结合“推电子”结构修饰和延长共轭的策略,设计近红外二区吸收的苝酰亚胺衍生物,使用功能化改性的双亲聚合物进行物理包裹,制备具有双重深穿透性质的苝酰亚胺纳米诊疗剂,解决肿瘤诊疗中穿透性有限的问题。制备的纳米诊疗剂,吸收红移至近红外二区域（500-1400 nm）,有利于组织的深层穿透,同时具有良好的光热转化效率;改性后的双亲聚合物可通过受体介导主动转运纳米粒子,可突破血脑屏障。将纳米材料应用于健康小鼠及原位深层脑肿瘤模型的小鼠,进行光声成像及光热治疗。实现了血脑屏障的穿透,并且可穿透颅骨进行深层脑组织的光声成像及良好的光热治疗效果。本章为深层原位肿瘤的可视化成像和治疗提供性能优异的有机纳米诊疗材料。综上所述,本论文以应用需求为导向,通过硫原子取代、引入光敏性“推电子”基团及延长共轭等化学修饰的手段调控苝酰亚胺的光物理性能;再通过可控活性聚合或者物理包裹等手段赋予纳米粒子多功能化,使制备的纳米诊疗剂具有适宜的粒径、载药性能、温敏可控释药性及血脑屏障穿透性等,达到增敏疗效的目的。最终制备出光物理性能可调的、双重增敏疗效的、双重深层穿透的苝酰亚胺类纳米光诊疗剂,实现了多模式的、温和的、深层的光诊疗抗肿瘤应用,为推动有机光诊疗纳米材料的开发提供新思路。