肿瘤是死亡率最高的疾病之一,对人类的健康构成了严重的威胁。传统治疗手段具有机体毒副作用大、肿瘤早期诊断不佳、治疗费用高、资源浪费严重的问题。肿瘤光诊疗一体化是一种新颖的治疗策略,它使用光作为诊断和治疗的媒介,利用光敏剂来完成肿瘤成像引导下光热、光动力肿瘤治疗,实现了肿瘤诊断和治疗在时间和空间上的高度协同性,具有精准、节约和高效的优点,应用前景巨大。光敏剂开发是其中重要的环节。近红外小分子花菁染料作为光诊疗试剂,制备工艺简便,协调配用方便,诊疗效果稳定,近年来备受开发者关注。本论文围绕调控五甲川花菁染料(Cy5)亲脂性和亲水性平衡为出发点,通过在Cy5上引入PEG链,合成了新型系列五甲川花菁染料,研究了它们的光学性能和抗肿瘤活性,为后续研发新型小分子花菁染料光诊疗剂提供了数据支持和设计思路。研究如下:1)通过Vilsmeier-Haack反应、Knoevenagel反应、Fischer反应等合成了六种PEG修饰的五甲川花菁染料,产率高达40%～60%,结构均经过了1H NMR、13C NMR和MS的表征。2)测试了六种染料在H2O、Me OH、DMF和DMSO四种溶剂中的光谱性能,结果显示六种染料的摩尔消光系数大,最大紫外吸收光谱和最大荧光发射光谱分别在650 nm左右和670 nm左右,斯托克位移约为20 nm。光稳定性测试表明在花菁染料不同部位引入稳定基团,影响程度不同,PEG链的引入能增强稳定性,增幅约在10%。胞外光热和光动力测试结果显示六种染料都具有产生热能和单线态氧的能力。3)通过MTT实验,考察了六种染料对结直肠癌细胞DLD-1增殖的抑制作用。结果显示,六种染料均表现出对DLD-1细胞的光疗杀伤作用,但IC50值差别较大。阳离子型染料(TM-1、3、5)比阴离子型染料(TM-2、4、6)抑制作用明显,同类染料中双PEG链染料比单PEG链染料杀伤肿瘤细胞能力强,说明亲脂性和亲水性的平衡有利于花菁染料在抗肿瘤活性中的应用。对比筛选出染料TM-1抑制肿瘤细胞增殖活性最高,IC50值为2.6?M,更具潜在的光诊疗剂开发价值。4)以DLD-1结直肠癌细胞建立的皮下移植瘤小鼠为模型,对染料TM-1进行了活体抗肿瘤活性评价。测试结果表明,染料TM-1具有活体肿瘤靶向性、肿瘤荧光成像、抗肿瘤光学活性以及主要脏器的低毒安全性。亚细胞器定位显示,TM-1抗肿瘤机理可能是染料通过有机阴离子转运蛋白OATPs靶向到肿瘤细胞线粒体,破坏肿瘤细胞的供能而引起了细胞的凋亡和坏死。