近年来,光学诊疗技术凭借其优异的临床治疗效果,成为治疗癌症的有效手段。作为一种非侵入性的光学诊断技术,近红外一区(NIR-I,650?900 nm)荧光成像已在生物医学研究中得到了广泛应用,而NIR-I荧光成像在临床实践中的应用仍然存在各种不足,例如空间分辨率有限、成像质量差等。近红外二区(NIR-Ⅱ,1000?1700 nm)荧光成像技术相比于NIR-I荧光成像技术具有无与伦比的优势,例如成像性能好、信噪比高、更深的穿透深度和可忽略的组织自发荧光,引起大家广泛的关注。目前已经设计出了基于量子点,碳纳米管和稀土材料的NIR-Ⅱ荧光团,然而,这些无机材料有其自身的缺点,包括潜在的毒性和体内代谢有限等,限制了它们在临床中的应用,有机材料因其独特的化学和光学性质,极好的生物相容性以及出色的生物降解性而被巧妙地设计和开发用于NIR-Ⅱ荧光成像。通过光照射进行诊断和治疗的光热/光动力疗法,由于其无创性、高效率以及精确控制等特点,已被证实是癌症治疗的有效手段。本文就近红外二区荧光成像引导的光疗提出两种新的思路,具体研究内容如下:(1)双模式成像引导光疗/化学联合治疗:通过单一激光触发材料NIR-Ⅱ荧光/光声成像,然后引导光热/光动力/化学联合治疗。这里设计并合成了一种新型的小分子染料DPP-BT,它在NIR-I中具有很强的紫外吸收能力,其荧光发射在NIR-Ⅱ。这种染料不仅可以当做NIR-Ⅱ荧光成像和光声(PA)成像的造影剂,而且还可以当做光热(PTT)和光动力(PDT)的联合治疗试剂。通过将染料DPP-BT,化学治疗药物DOX,天然相变材料和含叶酸官能团的两亲性材料包封在一起,构造了一个可由近红外激光激发的多功能光热纳米颗粒。值得注意的是,在NIR激光照射下,纳米颗粒产生光热,DOX可以从纳米颗粒中有效的释放出来。将这种纳米颗粒通过尾静脉注射到带有Hela瘤的小鼠体内,可以通过NIR-Ⅱ荧光/PA双模态成像准确观察到肿瘤的大小和位置。通过NIR激光照射触发PTT/PDT/化学联合治疗,从体外和体内治疗效果来看,此纳米颗粒表现出显著的抗肿瘤效果。总而言之,这项工作设计和构建的多功能纳米平台,将为临床光热学提供了一种创新策略。(2)NIR-Ⅱ荧光成像引导线粒体靶向光疗:通过808nm激光触发材料NIR-Ⅱ荧光成像,然后引导线粒体靶向光热/光动力联合治疗。当前的光热治疗仍然存在很多的不足,复杂和长期的治疗给患者带来不必要的副作用和增加了患者体内的毒性。这里设计并制造了以线粒体为靶标,基于单组分有机分子的多功能光热纳米粒子。该纳米粒子在用单一光源808 nm激光照射后,具有出色的NIR-Ⅱ荧光信号(在水中具有2.2%的高荧光量子产率),可用于NIR-Ⅱ荧光成像,NIR-Ⅱ荧光成像可以有效地定位肿瘤和能够实时监控治疗过程。此外,在808 nm激光照射下,此类纳米粒子还具有出色的光热转换效率(39.6%)和单线态氧产率(2.3%,几乎是临床NIR染料吲哚菁绿的12倍),既可以产生强热,也可以产生大量单线态氧,最终导致线粒体功能性障碍,进一步使细胞凋亡。当单一光源808 nm激光触发高性能的NIR-Ⅱ荧光成像引导线粒体靶向光疗,体外和体内研究均表明,这种纳米试剂表现出较为显著的肿瘤治疗功效。值得注意的是,在体内治疗期间仅采用了单剂量注射和单次808 nm激光照射。这项工作中设计出的光热敏纳米粒子,将为癌症的治疗开辟一个新的领域。