癌症是威胁人类生存质量的主要因素之一。变异的细胞会不受控制地生长,当它们聚集成块时便形成了肿瘤。随着肿瘤区域中实体瘤的过度生长,远离血管的内部细胞中的氧气消耗量远远超出了其血液供应量,这就造成了肿瘤内的缺氧环境。而肿瘤细胞为了适应这一环境,会改变自身代谢甚至基因转录过程,从而满足生存需求。因此,利用肿瘤细胞中缺氧环境诱导的细胞内变化来对肿瘤细胞进行成像,对于肿瘤的诊断和后续治疗十分重要。迄今为止,基于纳米材料和荧光成像技术,已开发了许多缺氧响应的荧光纳米探针用于肿瘤细胞成像。相较于单刺激物响应模式,双刺激物响应探针的识别过程更为复杂,但是荧光信号更为准确。基于此,本论文开展的工作如下:1、偶氮还原酶和ATP双响应的荧光纳米探针用于缺氧成像研究构建了一种偶氮还原酶和ATP双响应的荧光纳米探针用于细胞中的缺氧成像研究。首先,设计并合成了一段标记了Cy5且包含ATP适配体序列的DNA链S1,该链经退火后可形成发夹结构。接着,设计了一段末端标有巯基且与S1末端序列互补的DNA链S2,以及标记有偶氮苯和TAMRA的DNA链S3。S1与S2互补后通过金硫键作用可连接在金纳米颗粒上,S3则通过偶氮苯与巯基修饰环糊精配位之后连接在金纳米颗粒上。在常氧细胞中,由于表达有丰富的ATP,S1从金颗粒表面脱离并释放Cy5的信号;在缺氧细胞中,由于偶氮还原酶的表达增加,S3从金颗粒表面脱离并释放TAMRA的信号。通过比较Cy5与TAMRA的变化,可对细胞中的缺氧情况作出准确成像。2、缺氧和pH双刺激响应的荧光纳米探针用于缺氧成像研究构建了一种缺氧/pH双响应的荧光纳米探针来实现对肿瘤的准确成像。首先,合成了介孔二氧化硅包覆的金纳米棒作为载体,并在其表面修饰有偶氮苯分子以实现缺氧响应,随后将pH响应的荧光染料Rho-TP装载进介孔中。然后,将β-环糊精聚合物（β-CDP）作为堵孔单元通过主客体相互作用连接到纳米颗粒的表面,以防止介孔中荧光染料的泄漏。该探针进入到肿瘤细胞后,由于细胞内表达有含量丰富的偶氮还原酶,可以将探针表面修饰的偶氮键还原性切断,从而使得β-CDP脱离探针表面,介孔中的荧光染料Rho-TP得以从中释放出来,并对细胞中酸性pH作出迅速响应,产生明显的荧光信号。通过将缺氧响应的堵孔装置和pH响应的荧光染料组合成一个纳米探针,从而实现了肿瘤细胞的特异性成像。