随着癌症患病人数的不断增加,癌症的诊断与治疗受到越来越多的关注。目前,癌症治疗包括手术切除、化疗等传统治疗方法,以及免疫治疗、光疗等新型治疗手段。但不同的癌症治疗方法各有利弊,因此,将多种癌症治疗方法有机结合的联合治疗模式应运而生,以此可以实现不同治疗方法的优势互补,进而改善疗效。其中,化疗和光疗的联用是近年研究比较热门的联合治疗手段之一。此外,研究者们在联合治疗的基础上,开发了影像引导治疗的多功能癌症诊疗试剂,通过影像了解病灶范围和药物分布,进而实现精准治疗。其中,具有荧光-光声双模成像能力的诊疗试剂,由于可以改善肿瘤成像的时空分辨率和准确度,已成为当前研究的热点。目前,这类诊疗试剂主要通过将成像试剂和治疗药物等组分纳米化构成,其成分复杂。同时,纳米材料还具有代谢机制不明确、较高肝肾毒性等问题。针对以上问题,本论文以具有抗癌潜力的对称噁嗪染料Oxazine 1为母核,开发出一系列新型的多功能有机小分子化合物,详细研究了其性能以及“构效”关系,并将部分化合物用于荧光-光声双模成像引导下的化疗与光疗协同治疗。基于此,主要开展以下三个工作:（1）Oxazine 1具有潜在的化疗效果,然而,其吸收波长在650 nm左右,限制了其在光疗中的应用前景。课题组的前期工作将喹喔啉引入噁嗪类结构中,合成了吸收波长在680 nm左右的喹喔啉-噁嗪共轭化合物DQF-683。在本章中,我们详细研究了DQF-683的光学、光热转换性能和生物活性。实验结果表明,在660 nm激光光照下,相较于Oxazine 1（约为30.5%）,DQF-683具有更高的光热转换效率（约为38.9%）。另外,细胞活力实验结果表明,DQF-683(IC50为1.051±0.0253μM)相比阳性对照物阿霉素(IC50为10.44±0.9405μM)具有更高的化疗疗效。我们进一步研究发现,DQF-683可以进入细胞线粒体和内质网,进而抑制了肿瘤细胞的增殖和迁移。通过活体治疗实验,我们利用DQF-683实现了荧光-光声双模成像引导的肿瘤治疗,通过光热治疗与化疗的协同作用有效抑制了肿瘤的生长。（2）为进一步改善DQF-683的成像性能,增强其治疗效果,我们采用吩噻嗪取代DQF-683中的喹喔啉部分,合成了吩噻嗪-噁嗪共轭化合物NCN2。相较于DQF-683,NCN2的最大吸收波长红移了20 nm左右,并且在808 nm处具有较强的吸收(λex=705nm,λem=840 nm)。与DQF-683相比,在808 nm激光光照下,NCN2吸收光能后,进一步通过非辐射跃迁释放能量,其光热转换效率约为44.8%。细胞活力实验结果表明,NCN2具有较高的细胞毒性(IC50为6.518±0.3079μM),且高于阳性对照组阿霉素(IC50为10.44±0.9405μM)。另外,体外光学性能测试结果显示,NCN2同样具有良好的荧光-光声双模成像潜力。综上所述,NCN2是一种具有荧光-光声双模成像以及化疗-光热联合治疗潜力的多功能有机分子,具有潜在的生物应用前景。（3）针对传统化疗与光热治疗联合治疗试剂缺乏肿瘤选择性的问题,我们对NCN2的结构进行优化,设计合成了一系列p H激活型的噁嗪染料NHNX。通过体外光谱测试,我们筛选出与荧光-光声成像波长更匹配的噁嗪染料NHN3(λex=618 nm,λem=747 nm,p Ka=5.40)。随后,我们进一步对其进行聚乙二醇修饰,得到具有良好水溶性的噁嗪染料NHNQ-PEG2K。NHNQ-PEG2K在中性条件下的最大吸收位于630 nm,随着p H降低,其最大吸收波长红移至755 nm。NHNQ-PEG2K的p Ka增加至5.78,更靠近肿瘤的弱酸性微环境。在体外实验中,NHNQ-PEG2K成功实现了荧光和比率光声成像。进一步的光热转化实验和细胞毒性实验表明,NHNQ-PEG2K在弱酸性条件下依然能够保持良好的光热转换能力（光热转换效率为45.46%）,同时它仍然保持较高的细胞毒性。因此,NHNQ-PEG2K有望成为一种具有荧光-光声双模成像和化疗-光热联合治疗能力的肿瘤激活型小分子诊疗试剂。