恶性肿瘤（癌症）因其高发病率、复发率、死亡率和低治愈率,目前已经超过心脑血管疾病成为人类健康的“头号杀手”。传统的癌症治疗方法包括化疗、放疗、外科手术治疗等,患者在接受治疗后,机体存在严重的副作用及治疗效果差、易复发等缺点。光动力治疗（Photodynamic Therapy,PDT）作为一种新型的癌症治疗方法,具有侵袭性小、毒副作用低、适用性广等潜在优势。光动力治疗利用光敏剂分子吸收光子能量后,将组织氧转化为诱导癌细胞凋亡的活性氧物种,以发挥抗肿瘤作用。其中,开发稳定高效的光敏剂是提升抗癌效率的关键。卟啉及其衍生物具有良好的生物源性、高单线态氧产率和优异的光学性能,作为光敏剂分子广泛应用于光动力治疗。但多数卟啉单分子的水相分散差、光稳定性差、体内滞留时间短等限制了其应用。为了改善卟啉单分子的上述不足,研究者通过二氧化硅装载、静电吸附、酰胺化共价连接或表面包覆作用实现卟啉分子的纳米化,但这些方法的合成过程普遍繁琐、光敏剂分子装载率低,无法完全发挥卟啉分子作为光敏剂的优势,光动力治疗效果仍有待提升。卟啉可控自组装能够解决卟啉单分子水相分散差、光稳定性差以及体内滞留时间短的问题,但组装赋予的长程有序堆积结构可能会引起单线态氧产率降低,因此如何在保持卟啉分子以上优点的情况下维持单线态氧产率,获得高效、高稳定的卟啉基纳米材料是将卟啉光敏剂推向实用的关键。金属重原子具有较强的自旋轨道耦合作用,有望改善光激发下的电子跃迁途径,解除自旋禁阻,促进快速系间窜越,进而提升单线态氧产率。因此我们计划通过简便的方法,将卟啉金属化与组装纳米化有机结合在一起,可控制备具有良好水分散性、髙肿瘤滞留性和优异光动力治疗效果的卟啉纳米组装体,获得高效高稳定的卟啉基纳米光敏剂材料。基于以上研究背景,我们主要开展以下工作:1.选取光敏剂分子二氢卟吩e6（Ce6）为研究对象,利用溶剂热法向卟啉中心引入金属后,采用高效的微乳辅助法实现卟啉分子纳米化。通过调节乳化剂与卟啉分子、卟啉分子间的弱键相互作用,实现MnCe6、NiCe6、InCe6三种金属卟啉的可控自组装。借助SEM、TEM、粒径分析结果筛选形貌规整、尺寸在100～200 nm的金属卟啉组装体进行光动力性能测试。ADPA光氧化漂白和电子顺磁共振测试结果表明:在655 nm激光照射下,InCe6 NPs具有最高的单线态氧产率,NiCe6 NPs次之,MnCe6 NPs最弱。瞬态吸收光谱测试结果说明不同中心金属的引入会影响光激发下卟啉分子的电子跃迁途径,其中InCe6 NPs由于中心金属In的存在,推测认为受激发的电子在铟原子核附近运动时被加速,产生较强的自旋轨道耦合作用,促进快速系间窜越,获得激发三重态的能量后诱导产生单线态氧;而锰原子无法加速卟啉分子的电子运动,导致MnCe6 NPs不具备产生单线态氧的能力。三种金属卟啉组装体的测试结果,不仅表明InCe6 NPs具有优良的产生单线态氧的能力,还为优异单线态氧产率光敏剂分子的设计奠定了坚实的理论基础。2.选择单线态氧产率优异的InCe6 NPs进行生物靶向修饰并用于体外/体内的抗肿瘤实验。通过FT-IR、Zeta电势等表征手段,证实靶向剂的修饰。细胞内活性氧检测和活死细胞染色测试结果说明,在655 nm激光照射下,InCe6@DSPE-PEG-cRGD有效在细胞内产生活性氧,进而诱导大量HeLa细胞凋亡。细胞光毒性测试结果表明,经0.8μg/mL InCe6@DSPE-PEG-cRGD孵育的HeLa细胞,在655 nm激光照射下（25 mW/cm~2,6 min）,诱导近90%的细胞凋亡。最后通过构筑皮下荷瘤小鼠模型,考察InCe6@DSPE-PEG-cRGD的体内抑瘤效果,以小鼠主要脏器的组织切片、血液生化指标分析、体重变化等评估InCe6@DSPE-PEG-cRGD的生物安全性。以上生物实验表明,本课题以卟啉金属化结合组装纳米化的设计思路,通过改善光激发下电子跃迁途径及分子堆积方式,以制备良好水分散性、高单线态氧产率光敏剂分子的可行性,为实现高效、高稳定的光动力治疗提供一条新的思路。