乳腺癌是全世界女性发病率最高的恶性肿瘤,影像学手段在乳腺癌的筛查、早期诊断、分期、疗效评价等方面发挥了重要的作用。纳米材料已经广泛应用于生物医学领域,其中磁性纳米粒子、金纳米粒子、介孔纳米材料凭借其独特的性能在肿瘤的磁共振成像、光声成像、光学成像及药物治疗、基因治疗、光热治疗等方面展示了良好的应用前景。近年来,设计同时具有影像和治疗功能(即诊疗一体化)的纳米复合物成为新的研究热点。本论文围绕构建靶向乳腺癌的诊疗一体化纳米平台开展了系统性研究。我们制备了介孔二氧化钛(mesoporous titanium dioxide)包裹的四氧化三铁(Fe304)纳米复合粒子(Fe3O4@mTiO2),并进一步使用核黄素(flavin mononucleotide, FMN)和聚乙烯亚胺(polyetherimide, PEI)修饰,形成Fe3O4@mTiO2/FMN-PEI,这个新型介孔纳米复合物由于具有Fe304磁核、螯合在介孔表面的FMN荧光分子和PEI包裹层,因而具有磁靶向性、siRNA携带能力和MRI、光学成像能力。使用这个新型介孔纳米复合物携带siRNA,对乳腺癌MCF-7细胞有很高的转染效率,利用外加磁场可进一步提高转染效率。同时,MRI和光学成像可显示siRNA递送事件。用此纳米复合物递送survivin-siRNA显著敲减了Survivin蛋白,诱发乳腺癌细胞凋亡,通过磁靶向可进一步增强敲减效果。体内实验表明,经Fe3O4@mTiO2/FMN-PEI纳米复合物递送survivin-siRNA,抑制了乳腺癌皮下肿瘤的生长,同时能进行MRI和光学成像。制备了新型空心有序介孔有机硅(hollow periodic mesoporous organosilica, HPMO)包裹的金纳米棒(gold nanorods, GNRs)材料—GNRs@HPMO, HPMO具有高的比表面积、较大的孔径,可用来装载药物进行肿瘤治疗,HPMO包裹的GNRs可用于肿瘤的光热治疗和光声成像。我们利用间质干细胞(mesenchymalstem cells, MSCs)内在的肿瘤归巢特性去递送GNRs@HPMO复合物对乳腺癌实施靶向的治疗和影像。我们的研究表明,GNRs@HPMO具有较高的紫杉醇(paclitaxel, PTX)装载效率和理想的光热效应。GNRs@HPMO和装载PTX的GNRs@HPMO (GNRs@HPMO-PTX)对MSCs没有明显的细胞毒性,而且MSCs吞噬GNRs@HPMO或GNRs@HPMO-PTX后并没有影响其内在的肿瘤归巢特性。乳腺癌MCF-7细胞和装载GNRs@HPMO-PTX的MSCs共孵育并暴露于近红外激光后能产生协同的光热治疗和化疗作用。光声成像能清晰地显示裸鼠乳腺癌皮下肿瘤注射装载GNRs@HPMO的MSCs,证实了这个纳米复合物在体内光声成像的可能性。注射装载GNRs@HPMO-PTX 的 MSCs经近红外激光照射后导致了更明显的肿瘤退缩,甚至完全消失,在体内证实了此纳米复合物对乳腺癌的协同治疗作用。