光动力学治疗（Photodynamic therapy,PDT）是利用光动力效应进行疾病诊断和治疗的一种新技术。相比于传统的放疗、化疗,PDT具有选择性好、毒性低、创伤小、不易产生耐药性等诸多优点。其基本要素是分子氧、光敏剂和激发光。换而言之,光动力学治疗必须依赖足够的氧气。然而,乏氧是多数实体瘤的固有特征之一,严重影响了光动力学疗法对实体瘤的治疗效果,是导致光动力学治疗失败、肿瘤复发和转移的主要原因。因此,如何提高光动力学对肿瘤乏氧区的治疗效果从而彻底治愈肿瘤具有重要的研究意义。改善乏氧肿瘤区域的氧分压,对于提高乏氧肿瘤的光动力学治疗效率至关重要。所以研究者近年来发展了多种方法,比如利用无机材料催化内源性H₂O₂产生氧气,或者切断细胞的氧气消耗途径及利用溶氧能力较强的材料将氧气携带至肿瘤等。但是这些方法的产氧效果会受到体内H₂O₂以及材料自身浓度的限制,导致光动力学疗效不理想。蓝藻（Synechococcus）作为地球上出现最早的光合放氧生物,可以将水作为电子供体,利用太阳光将CO₂还原成有机碳化合物,源源不断地释放出氧气。基于此,本课题拟将光敏剂Ce6与具有光合产氧能力的蓝藻进行连接,通过蓝藻原位产氧,解决光动力学治疗对乏氧肿瘤治疗效果差的难题。然而由于蓝藻产氧要以可见光作为光源,而光敏剂的最佳激发光波长为660 nm,因此将Ce6与蓝藻直接结合需要两种不同波长的激光按顺序、按时间进行光照,可操作性差,并且660 nm激发光对组织的穿透能力不足。为使材料发挥最强的光动力效果,合成了一种可以将近红外光转化为可见光与660 nm激发光的上转换纳米粒子UCNPs（NaYF₄:Yb,Er）,通过配体交换修饰上大量-NH₂,与活化后的Ce6通过酰胺化反应连接,然后再修饰上DSPE-PEG聚合物,利用嵌插的方式将它们负载到蓝藻上,得到最终的复合物S-UCNP-Ce6。通过实验证明了蓝藻是一种长度大约为3μm的棒状细菌,并且在620 nm激发光下具有荧光,可以作为示踪剂监测S-UCNP-Ce6在活体内的分布情况。体内外的研究结果表明,S-UCNP-Ce6在980 nm近红外激发光照射下可以有效缓解实体瘤的乏氧问题,提高了光动力治疗效果。