在中枢神经系统（Central Nervous System,CNS）疾病的研究中,由于血脑屏障（Blood Brain Barrier,BBB）的保护作用,药物难以被输送到病灶部位,致使药效远低于预期效果,这是导致CNS疾病死亡率较高的其中原因。提高BBB通透性是增强药物递送效率、改善神经系统药物治疗效果的关键方法之一。前期实验结果表明PDT（Photodynamic Therapy,PDT）能够显著性的改善BBB的通透性,但相关分子机制尚未明确。因此,本文采用PDT来提高BBB的通透性,进一步增强药物穿透效率,并对相关机制进行研究。首先,本文在动物水平研究了PDT影响BBB通透性剂量依赖性。通过利用不同剂量的光敏剂5-氨基酮戊酸（5-Aminolevulinic Acid,5-ALA）在不同光照强度条件下探索打开BBB的最佳条件,并用伊文思蓝（Evans Blue,EB）和Cy5标记牛血清白蛋白（BSA-Cy5）作为BBB泄露的荧光染料。实验发现,随着光照强度和5-ALA剂量的增加,EB和BSA-Cy5在脑部的积累量增加,但同时会对脑部造成不可逆损伤,并且在较长时间内难以得到恢复。由此最终确定打开BBB的最佳条件是20 J/cm~2,5-ALA的浓度为20 mg/kg,该条件下既能有效打开BBB又能降低PDT带来的脑损伤。本文通过永生化人脑微血管内皮细胞（Human Cerebral Microvascular Endothelial Cells,hCMEC/D3）细胞以形成致密单层来模拟BBB血管结构。然后,利用高渗的甘露醇溶液和等渗的DMEM溶液处理BBB Transwell模型,统计不同时间点的跨内皮细胞电阻值（Trans Epithellal Electric Resistance,TEER）和荧光强度值。结果显示,高渗组的TEER值在处理1.5小时,TEER降到150Ω/cm~2左右,等渗组的TEER值基本维持在200Ω/cm~2。由高渗溶液转换为等渗溶液后,穿透效率维持在10%,随着时间的延长穿透效率不再增加说明BBB逐渐恢复,由此说明成功构建BBB体外模型。本文探索了PDT处理后,不同分子量分子（DOX、FITC-Dextran、BSA）穿透BBB的效率。实验结果显示经PDT处理后,各分子的BBB穿透效率要显著高于空白对照组,说明在细胞层面PDT有效提高了BBB的通透性。与此同时,实验结果表明随着时间的推移,在接受PDT处理和未接受PDT处理组之间,BBB模型的TEER值基本都维持在200Ω/cm~2左右,无统计学差异。表明PDT处理可能未影响BBB细胞间隙,而是通过直接跨越BBB的方式进行的。同时,通过免疫荧光染色实验和蛋白免疫印迹实验证实PDT并未导致紧密连接蛋白的表达量降低,确认PDT不会引起BBB细胞间隙的打开。随后,我们在PDT处理后加入胞吞转运相关的各类小分子抑制剂,探索PDT是否影响BBB胞吞转运过程。实验结果表明,经抑小分子抑制剂处理后,BSA-Cy5的BBB穿透效率相比对照组并未产生明显变化,进一步明确了PDT是通过增强BBB的胞吞转运来提高BBB通透性的。细胞骨架和细胞凋亡结果表明PDT处理不会对hCMEC/D3细胞造成损伤。最后,hCMEC/D3内皮细胞PDT处理前后进行转录组测序和生物信息学分析,探索PDT处理对维持BBB通透性的相关信号通路的影响。通过GO和KEGG富集分析,我们发现PDT能够引起MAPK信号、炎症、热应激等关键基因表达水平上调。通过GSEA、PPI等工具对其分析后,发现PDT提高了BBB胞吞转运相关基因的显著变化,并通过RT-PCR验证PDT处理后显著表达基因LRP3、APOE和VLDLR等上调。在细胞活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）的细胞流式和共聚焦实验中,PDT处理后会有大量ROS产生,最终实验结果表明,PDT能够上调细胞膜表面受体表达从而增强受体介导的胞吞转运机制。综上所述,在动物水平探索PDT提高BBB通透性的剂量依赖性。随后通过构建体外BBB模型,并在细胞水平探索PDT对BBB胞吞转运机制的影响。最后采用转录组测序、RT-PCR、Western blot等相关技术,从分子水平分析了hCMEC/D3细胞经PDT处理后对BBB相关信号通路的影响。本文实验结果表明PDT通过ROS诱导的过程、影响细胞膜表面受体表达从而增强BBB受体介导胞吞转运机制,进而改善致密BBB通透性。本研究结果为提高神经系统药物的递送效率,提供了新的途径、方法及方案。