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肿瘤的发生、发展与炎症密切相关。慢性炎症患者是易患肿瘤的高危人群。炎症向肿瘤的转化是长期而复杂的过程，发展针对慢性炎症向癌变的早期诊断方法具有重大的意义。更好地理解炎症向肿瘤转化过程中的分子事件，有助于实现肿瘤的早期诊断并带来更好的治疗效果。天冬酰胺内肽酶Legumain在多数实体瘤中高表达。本文研究了Legumain在结肠炎相关结直肠癌模型中的表达，发现其在炎症向肿瘤的转化过程中高表达，因此具有成为炎症诱发肿瘤早期诊断分子标志物的潜力。基于此，开发了基于荧光共振能量转移(FRET)原理的Legumain特异性响应的前体探针，用于肿瘤成像。 开发了基于双半胱氨酸驱动底物多肽自组装到量子点表面的方法，用于量子点表面修饰。继而以底物肽与荧光淬灭染料偶联，构建了Legumain敏感的FRET纳米探针体系。 Legumain能够选择性地水解天冬酰胺C-末端肽键，但是其酶切活性不仅基于一级序列，还取决于底物片段立体结构。针对Legumain对底物立体结构的要求，应用分子动力学(MD)模拟技术辅助设计，对多肽骨架“前体探针”进行结构优化与筛选，进一步发展了一个具有由聚谷氨酸-底物肽-聚精氨酸组成的发夹式结构的探针系统。得到了具有优势构象的探针CKQ，它能够在被Legumain酶切后恢复荧光性能以实现成像功能。为了进一步提高其在体内的稳定性，采用非天然D-型氨基酸置换CKQ中部分L-型氨基酸残基，以减少探针在体内的非特异性酶切。CK(D)Q具有Legumain偏好立体结构的底物片段，并且其FRET染料对之间的短距离可以实现高FRET效率。CK(D)Q具有肿瘤组织选择性激活能力，应用于结肠癌的异种异位移植瘤模型，证实CK(D)Q经静注给药后能够有效地靶向标记肿瘤，并能够在AOM/DSS诱导的小鼠原发性结直肠炎-癌模型中区分炎症诱发的新生肿瘤与肿瘤周围的炎症增生组织，提示其应用于炎症诱发结直肠癌早期诊断的潜力。 Legumain高表达并主要分布于肿瘤基质组织中，主要来源于肿瘤相关巨噬细胞（TAM）。TAM在肿瘤发展过程中起着重要作用，并受肿瘤微环境调节而呈现促进肿瘤发展的M2表型。本论文初步研究了瑞格菲尼、维甲酰酚胺和芬戈莫德对于巨噬细胞向肿瘤的趋化能力和向M2型极化的调控作用。并依据纳米粒子易于被巨噬细胞捕获的现象，制备了用于包载这些药物的白蛋白纳米粒以靶向TAM。相较于未激活的M0型巨噬细胞，TAM表型与之相似的M2型巨噬细胞对载药白蛋白纳米粒具有更强的摄取能力，提示该纳米粒具有TAM靶向的肿瘤治疗潜力。