光学治疗由于其微创性、高时空精度、可重复局部治疗以及无耐药性等优点,成为继传统手术切除、化学治疗、放射治疗之外重要的肿瘤治疗手段之一。根据不同的作用原理,光学治疗主要可分为光动力治疗和光热治疗。在肿瘤光学治疗中,染料光疗试剂普遍呈现光能转换效率低、肿瘤靶向性差、肿瘤滞留时间短等问题,严重限制了染料光疗试剂在临床中的应用。因此,本学位论文针对上述存在的不足,通过染料分子设计和性能优化,发展了系列高性能染料分子,并进一步制备成纳米试剂,应用于小鼠肿瘤光学治疗。为解决光热治疗中由于光热转换效率低所需光剂量远超安全光剂量的难题,本文通过在BODIPY的meso位置引入转动基团-CF3合成tfm-BDP。tfm-BDP在近红外（NIR）808 nm激光照射下,-CF3能够实现无能垒旋转,同时-CF3会使分子骨架发生明显扭曲,从而抑制光敏剂面对面的π-π堆积（H-聚集）。-CF3使tfm-BDP以高效非辐射跃迁从单重激发态回到基态,最大限度地将光能转化为热能。为了进一步提高光敏剂的生物相容性,将tfm-BDP包封在两亲性聚合物DSPE-PEG2000中,仍可以保持无能垒旋转。tfm-BDP NPs具有高效光热转换效率（88.3%）,在安全光剂量（808 nm,300 m W/cm~2）照射下可使小鼠皮下实体瘤完全消融。为改善光敏剂在肿瘤部位的滞留能力以延长光疗窗口期增加光照次数,从而增强治疗效果,在BODIPY的meso位置引入蒽基,以增强分子间π-π相互作用,合成了光敏剂AN-BDP。进一步与两亲性嵌段共聚物DSPE-PEG2000组装,并有效形成分子间氢键,得到稳定的纳米粒子AN-BDP NPs。AN-BDP NPs表现出明显增强的血液循环和肿瘤保留时间,在肿瘤部位保留时间高达10天。与不能在肿瘤部位有效积累的临床PSs相比,AN-BDP NPs通过单次注射多次治疗的模式,实现了对大体积肿瘤（350 mm~3）小鼠模型的高效光动力治疗。针对传统光敏剂三线态寿命短,光动力效率低的问题,构建不对称光敏剂BDP-3,通过破坏分子的平面对称性,影响分子轨道角动量垂直于平面轴上的分量,提高单线态和三线态的自旋轨道耦合（SOC）值,达到促进系间窜越（ISC）的效果。由于并环的结构限制了C-C键的转动,降低转动引起的非辐射跃迁,因此可有效提高其荧光强度和ISC效应。为使BDP-3有效地在肿瘤部位富集和保留,合成BDP-3 NPs,BDP-3 NPs不仅能够有效抑制小鼠皮下瘤增长,而且对小鼠原位肝癌也有很好治疗效果,部分肿瘤甚至完全消融。