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癌症每年在全世界造成约100万人死亡。尽管每年在研究新型癌症诊断和治疗策略上投入了大量的人力物力,但由于肿瘤的复杂性、多样性和异质性,在临床应用中并不能取得理想的效果,因此构筑新型诊疗一体化纳米探针实现癌症的精确诊断和特异性治疗至关重要。在过去十年中,功能导向的纳米颗粒被认为是传统药物的替代品,并且癌症通常被认为是具有复杂生物微结构和特定微环境的异常组织,随着纳米科学的快速发展以及对肿瘤细胞的不断探索,肿瘤微环境刺激响应型纳米探针的设计在生物医学领域得到了研究者广泛的关注。在无机纳米材料中,氧化铈纳米颗粒具有类酶活性较好、Ce3+和Ce4+易相互转化以及细胞毒性低等优点,在纳米医学领域具有重要的研究价值。因此围绕氧化铈纳米颗粒所具有的类过氧化氢酶活性,并基于荧光共振能量转移(FRET)机理,本论文致力于设计合成肿瘤微环境刺激响应型氧化铈纳米探针,并研究了其在肿瘤诊断治疗方面的应用。结果表明基于氧化铈的纳米探针,通过催化分解内源性过氧化氢能有效缓解肿瘤缺氧,基于肿瘤微环境的特异性响应实现了肿瘤位点的荧光成像和高选择性、高效率的光动力学治疗。本论文主要分为以下三个部分:第一章:简要介绍了纳米材料应用于癌症诊疗的优势,现阶段诊疗采取的策略和存在的问题以及肿瘤微环境响应的纳米探针在癌症诊疗中的应用。第二章:氧化铈纳米颗粒的类过氧化氢酶活性在生物医学领域具有重要研究价值。我们设计了一个肿瘤微环境刺激响应型智能纳米探针CeOx-EGPLGVRGK-PPa,该纳米探针将氧化铈具有的类过氧化氢酶特性与FRET机理相结合,实现高选择性的光动力学治疗。CeOx纳米颗粒与光敏剂焦脱镁叶绿酸a(PPa)之间通过多肽链连接,纳米探针在到达肿瘤细胞前保持“沉默”状态,一旦到达肿瘤位点,通过肿瘤部位富表达的金属基质蛋白酶-2(MMP-2)切断多肽链,将光敏剂转换为激活状态,促使光敏剂荧光恢复并产生单线态氧。该探针不仅可以实现肿瘤内源性MMP-2的特异性检测和原位荧光成像,同时具备显著的光动力学治疗效果。该研究成果有望为设计刺激响应型诊疗一体化纳米探针提供新思路。第三章:考虑到化疗和光动力学疗法受肿瘤缺氧和细胞摄取能力弱的严重限制,我们设计了一个具有类海胆状形貌、肿瘤微环境响应的智能纳米探针CeOx/Fe2O3-C&D,不仅可以增强细胞摄取能力、提高药物负载效率和调节肿瘤缺氧,而且纳米载体作为FRET的受体,可以实现激发光敏剂在正常组织的能量猝灭。在正常组织中CeOx/Fe2O3-C&D显示出弱的细胞毒性,一旦进入肿瘤微环境,负载的化疗药物阿霉素(DOX)迅速释放,且CeOx/Fe2O3作为类过氧化氢酶可以分解内源性H2O2,通过持续产生O2克服肿瘤组织缺氧;同时光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)可以由“静默态”转变为“激活态”,通过减弱的FRET效率开启荧光并产生1O2。基于传统氧化铈在生物环境中的研究,我们设计的类海胆状复合纳米探针不仅可以增强细胞摄取能力,调节肿瘤低氧,同时可以实现高选择性和高效率的联合治疗。该智能纳米探针的设计思路为制备肿瘤微环境刺激响应型联合治疗纳米探针提供指导信息。