近年来,肿瘤光学治疗作为非侵入性治疗策略,已经成为癌症治疗的研究热点。与传统的抗癌疗法相比,这类光触发治疗方法具有明显的选择性和更少的毒副作用,但是光学治疗依赖于光敏剂、激发光和氧分子三个重要元素,同时会表现出缺乏靶向、光漂白、光毒性、治疗深度不足、氧依赖等问题,从而限制其在临床环境的表现。特别是传统的光敏剂,存在很多亟待解决的问题,如肿瘤特异性富集能力差、光敏剂激发光穿透深度不足、亚细胞器杀伤本领差和肿瘤微环境抵抗光敏剂渗透。为了克服这些限制,本论文拟具体针对以下三个方面,开发更为高效的光敏剂:(1)增加光敏剂肿瘤选择性;(2)赋予光敏剂更好的穿透深度;(3)结合肿瘤微环境提高光敏剂功效。因此,本论文构建了三种新的光敏剂,并将其用于肿瘤组织的荧光成像和光学治疗。具体研究内容包括:1.基于罗丹明衍生物的肿瘤靶向光敏剂本章通过螯合金属铱原子来赋予罗丹明三线态激发态,并且引入能够靶向癌细胞过表达酶(环氧化酶-2)的吲哚美辛。体外实验表明,在光照条件下,提高该化合物的含量可以高效地产生1O2,从而杀死细胞,并且暗毒性小,安全性比较理想。此外,体外细胞与活体动物成像的结果共同表明,其对癌细胞具有良好的选择性,有望实现对肿瘤的靶向性诊断和治疗。2.基于Bodipy衍生物的近红外光敏剂研究本章合成了具有近红外吸收能力的Bodipy,并且引入Ir金属原子,开发出具有近红外吸收能力的光敏剂。体外测试显示其在700 nm到850 nm波段都有着明显的吸收,并且有良好的1O2产率。成像结果表明,该Bodipy-Ir纳米颗粒能够在体内进行光声成像,在癌症的诊断、成像和治疗等方面具有广阔的应用前景。3.基于双金属的智能纳米光敏剂结合光疗的研究本章中,我们设计了一种由人类血清白蛋白(HSA)、钯(Pd)-铁(Fe)双金属纳米颗粒和二氢卟吩e6(Ce6)组成的、肿瘤微环境响应型、智能双金属纳米剂(HSA-Pd-Fe-Ce6)。该纳米剂中的Pd-Fe双金属纳米颗粒会与肿瘤内部的内源性过氧化氢反应,通过“类芬顿反应”产生具有细胞毒性的超氧阴离子(O2-1·,OH·)。另外,在特定激光的照射下,光敏剂Ce6通过光动力反应将分子氧转换为同样具有细胞毒性的单线态氧(1O2)。此外,由于其在近红外区具有良好的光吸收能力,该纳米剂能够通过产生局部高温而达到消灭肿瘤细胞的目的。该纳米光敏剂既能够产生具有细胞毒性的活性氧,又能够通过其光热效应产生局部的高温,二者的联合作用使得该纳米光敏剂在乏氧的肿瘤微环境条件下展现出良好的疗效。在体外细胞实验中,该纳米剂表现出优良的抗乏氧联合治疗效果,不失为一种有巨大发展潜力的肿瘤治疗策略。