在过去的几年中,诸如光热治疗(PTT)和光动力治疗(PDT)的光疗法在癌症治疗中得到了迅速发展。采用近红外荧光成像实时监控药物在肿瘤部位的积累与代谢,并在荧光成像的引导下进行近红外光激发,从而精确控制肿瘤部位的光治疗,是肿瘤治疗的重要手段。然而,对于成像引导的光治疗还存在许多问题:如有机探针的疏水性、靶向性差、信噪比低及较浅的组织穿透深度等。纳米材料由于其优异的特性,可将具有各种功能的化学分子结合,构建出多功能水溶性纳米探针,实现药物在体内的可CX-5461采购视化递送以及高效的光学治疗。氟硼二吡咯(BODIPY)衍生物是一类重要的有机染料,由于其独特的化学和物理特性以及丰富的结构修饰在生物成像和癌症治疗中得到了广泛的应用。在本论文中,通过在BODIPY骨架引入不同的修饰基团,一方面实现了更优异的荧光成像性能;另一方面,通过改变BODIPY分子的激发态弛豫路径,产生活性氧物质或者热量分别用于PDT和PTT。结合响应性的两亲聚多肽构建出的具有成像及光疗性能的智能纳米粒子在肿瘤成像及治疗中具有良好的应用。大多数荧光团的荧光成像都会受到指定区域以外的非特异性背景信号的干扰,而差的成像对比度会影响肿瘤治疗的准确性。在论文第二章中,我们通过在BODIPY骨架中位引入二甲氨基苯基,设计出酸性条件下可激活荧光及PDT功效的BODIPY染料(BDPI)。重原子碘的引入,使得BDPI的单线态氧(1O2)量子产率高达0.818。用pH敏感的两亲性聚多肽POEMA23-PE9包裹BDPI,获得双pH响应的智能纳米粒子(BDPINPs)。体内研究表明,BDPINPs在肿瘤酸性微环境中能够解体并释放出BDPI分子。BDPI在溶酶体(pH=4.0-5.5)中能够发生质子化,实现肿瘤内近红外荧光的“关-开”转换。同时促进1O2的产生,实现了对肿瘤的特异性和选择性成像及治疗。与近红外光(NIR,650-1700 nm)成像相比,近红外第LGX818体内二窗口(NIR-II,1000-1700nm)成像,可以实现更高的荧光成像对比度及更深的穿透深度。调整染料聚集方式被证明是实现吸收和发射光谱红移的有效策略。在第三章中,我们通过半乳糖分子修饰的BODIPY(Gal-BDP)利用分子间氢键(H-bond)和π-π相互作用成功在水中形成Gal-BDP的J-聚集体(J-NPs),J-NPs具有更长的吸收(λabs=815 nm)和发射(λem=1060 nm)波长。在808 nm激光下,J-NPs的光热转换效率(PCE)高达55%。此外,由于半乳糖对肝癌细胞的靶向作用,通过NIR-Ⅱ荧光在细胞水平上观察到肝癌细胞对颗粒更快的吸收。将J-NPs注入肿瘤后,实现NIR-Ⅱ荧光成像辅助的肝癌肿瘤的光热治疗。然而,Gal-BDP J-NPs的稳定性问题限制其进一步应用。同时,我们发现Gal-BDP的聚集方式可通过溶液的pH进行调控。所以,在第四章experimental autoimmune myocarditis中,我们分别用不同聚合物包裹Gal-BDP后形成了以H-聚集为主的P-ipr@Gal NPs和以J-聚集为主的PAsp@Gal NPs。在肿瘤酸性微环境下,由于聚合物载体P-ipr及染料分子Gal-BDP的酸响应性,P-ipr@Gal NPs实现了从H-聚集到J-聚集的转变。该过程明显增强了红移的吸收和荧光发射(λabs=830 nm,λem=1060 nm),同时伴随着PCE的提高,实现了小鼠酸性肿瘤区域特异性的NIR-Ⅱ成像及其引导的光热治疗。此外,PAsp@Gal纳米粒子具有良好的J-聚集特性,在肿瘤的NIR-Ⅱ荧光成像和PTT治疗(PCE=46%)方面具有很好的应用。对于PTT来说,通常需要将肿瘤组织温度升高到50℃以上,而如此高的温度可能会对正常的组织造成损伤。因此,相对低温的光热疗法(MPTT)受到越来越多的关注。在第五章中,我们将具有良好NIR-Ⅰ/Ⅱ荧光及光疗性能的探针Ahx-BDP和抗糖酵解试剂2-脱氧-D-葡萄糖(2DG)共同引入到两亲性聚多肽侧链中,制备了多功能的纳米粒子pDG@Ahx。该纳米粒子不仅可以实现NIR-Ⅱ荧光引导的不同激发波长(730 nm,808 nm)下的PDT/PTT协同治疗,而且可以在酸性条件2DG释放的情况下,增强肿瘤对温度的热敏性,达到饥饿/MPTT/PDT的协同疗效。活体实验表明,在730nm光照下,pDG@Ahx可以在温和光热条件下实现有效的肿瘤治疗。在整篇论文中,我们通过对BODIPY骨架和两亲性聚多肽载体的设计,制备出一系列具有优异成像和治疗性能的智能纳米体系,在肿瘤的实时可视化和原位诊疗方面具有很好的应用前景。