结直肠癌是全球第三大最常见的癌症,2012年诊断出近140万新病例,且不断呈现上升趋势。在过去二十年中,纳米材料的生物医学应用已受到广泛研究,特别是在药物递送和生物成像领域。纳米技术的快速发展使纳米粒子（NPs）的多药物治疗、成像和靶向治疗成为可能,为癌症的临床检测、预防和治疗提供了新的希望。在肿瘤学领域,纳米医学已经显示出优于传统药物的独特优势。肿瘤的微环境非常复杂,与正常组织完全不同,异常的结构增加了组织间液压,导致了血流不均、缺氧和酸性pH。基于这些独特的特征,可开发刺激响应性治疗NPs,利用或调节肿瘤的生理环境用于抗肿瘤应用。面对人类生活中的各种疾病,已经开发了大量的纳米载体（NCs）。一方面,用于解决临床应用中常规药物的缺点,例如在递送期间的药物灭活和超出治疗范围的血浆药物浓度。另一方面,用于解决疏水性药物的递送问题,实现智能（靶向、刺激响应释放）递送。由于优异的磁性、热学、光学和电学性质,无机NPs可被开发并用作药物载体,达到将药物靶向递送到肿瘤组织且不损害正常器官的效果。由于大多数常规抗癌药物无法区分正常细胞和癌细胞,癌症治疗的主要问题之一是治疗剂在全身中的非靶向分布。许多广泛使用的传统化学治疗药物（如紫杉醇和阿霉素）具有强烈的副作用,可诱导多种肿瘤抗性突变,为癌症治疗带来新的挑战。此外,体内的物理和生物屏障会影响肿瘤中NPs的积累,大多数NPs在到达肿瘤之前可被网状内皮系统（RES）隔离,这不仅导致药物累积减少,而且还可能导致对富含RES的器官的损害。与单模态成像剂或治疗剂相比,合理设计并改性后的NPs有望实现灵活、智能、安全的多模式治疗,且多模式诊断成像可提供关于肿瘤区域更全面的信息。因此,建立一个有效且智能的治疗诊断纳米平台,结合可视化患病组织监测、递送动力学和抗癌功效的能力,使每个部分协同工作而不损害或干扰其他功能,将成为未来个性化和精准医学的关键策略。基于以上的研究背景,本文中设计合成了两种多功能化钌基纳米胶囊,其中空结构可用于多种药物的共同负载,针对肿瘤微环境和外界近红外光刺激,可以达到靶向肿瘤部位的药物递送和控制释放的目的。此外,结合多模式治疗诊断的协同方式,探索了两种纳米体系在异位和原位结肠癌模型中的联合治疗效果,为未来的癌症治疗提供新的策略。全文共分为三个章节。第一章:绪论,简要阐述了基于纳米颗粒的药物递送系统以及纳米载体的药物负载策略,同时进一步分析了利用肿瘤微环境开发的各种纳米治疗途径,最后重点介绍了癌症靶向性纳米医学以及多模式纳米治疗诊断学的最新研究进展。第二章:利用改进过的软-硬双模版法合成了具有中空介孔结构的钌纳米粒子（HMRu NPs）,将其作为纳米胶囊负载具有荧光特性的抗癌活性钌配合物([Ru（bpy）₂（tip）]²⁺,RBT),并通过双官能化聚乙二醇（PEG）接头连接双特异性抗体（anti-CD16和anti-CEA,SS-Fc）,形成具有肿瘤部位被动和主动双靶向的纳米治疗体系HMRu@RBT-SS-Fc。我们首先研究了HMRu@RBT-SS-Fc的光热性能、药物负载和控制释放效果。其次在2D和3D细胞水平上,考察了细胞吸收、肿瘤渗透和近红外敏感的细胞杀伤。最后通过单侧和双侧的结肠癌异位皮下移植瘤小鼠模型研究了HMRu@RBT-SS-Fc的体内荧光成像和治疗效果。实验结果表明,该功能化纳米复合物能够在近红外照射下敏感释药并有效消融肿瘤,同时引发免疫效应,展现良好的联合治疗效果。第三章:通过简便无毒的一锅法（自动氧化还原反应和WAC刻蚀双重驱动）合成了具有蛋黄@壳结构的钌@氧化铈纳米球（Ru@CeO₂ YSNs）,其表面上修饰的双层聚乙二醇（DPEG）的外层动态PEG可以减少蛋白质吸附以延长粒子血液循环。此外,双负载了具有荧光性质的钌配合物（RBT）和抗肿瘤药物白藜芦醇（Res）,形成肿瘤微环境响应性的纳米体系Ru@CeO₂-RBT/Res-DPEG。首先我们探究了纳米粒子的元素分布和H₂O₂催化性能。其次在细胞水平研究其癌细胞杀伤和细胞团渗透的能力,最后利用异位和原位CT26小鼠结直肠癌模型来评估Ru@CeO₂-RBT/Res-DPEG的缺氧环境改善和联合抗肿瘤效果。生物安全性评估也初步证实了该纳米体系具有良好的生物相容性。