癌症,即恶性肿瘤,是威胁人类生命健康的几种重大疾病之一,而且,相关研究表明癌症的发病率和死亡率一直呈逐年上升的趋势。传统的诊断方法灵敏度和特异性较低,难以检测早期肿瘤的发生,大部分患者一般都是在癌症发病晚期才被检测出来,错过了癌症治疗的最佳时机。因此,开发新型癌症诊疗手段,实现安全、高效的肿瘤诊疗已经成为当前众多学科研究的热点问题之一。近年来,纳米技术的发展为肿瘤诊断和治疗提供了新的方案。与传统的肿瘤造影剂和药物递送系统相比,纳米制剂的生物相容性好、稳定性好,能够显著提高肿瘤靶向富集和肿瘤成像的信噪比,从而提高肿瘤诊疗的精准性和安全性。为实现肿瘤的靶向诊断与精准治疗,本研究结合纳米技术与光学成像技术,分别制备了线粒体靶向的DNA组装的药物递送系统(Cy5.5-DNA@DOX)、基于生物正交反应靶向肿瘤的纳米颗粒(DBCO-AIE-dots)、和能够对肿瘤微环境过氧化氢H202响应的红荧烯-双草酸酯纳米颗粒(Rb@CPPONPs)。然后,评价了这三种纳米颗粒对肿瘤的诊疗效果。具体包括:第一部分:线粒体靶向的DNA组装的纳米载药体系(Cy5.5-DNA@DOX)用于肿瘤化疗增敏的研究。该载药系统由三部分构成:花菁类染料(Cy5.5),该染料不仅作为线粒体靶向分子,同时还可以产生活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),增加细胞对化疗药物的敏感性;DNA片段,通过自组装形成纳米火车,作为一种生物相容性的载体;化疗药物阿霉素DOX(Doxorubicin),对肿瘤起化疗作用。研究结果表明,在660nm的激光照射下Cy5.5可以产生少量的ROS,使细胞处于一个氧化的环境,增强化疗药物DOX对细胞的杀伤力,起到化疗增敏的作用。此外,当DOX插入DNA双链之中DOX的荧光可以被DNA淬灭。而当DOX从DNA中释放出来荧光能够恢复,据此,可通过DOX荧光的“开-关”现象监测药物在细胞的释放过程。因此,Cy5.5-DNA@DOX不仅具有靶向肿瘤线粒体的作用而且还可以增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,是一个多功能的集肿瘤诊疗一体的系统。第二部分:基于体内糖代谢工程和点击化学的聚集诱导发光纳米颗粒用于肿瘤靶向诊断的研究。该研究采用纳米共沉淀的方法构建一个含有二苯并环辛炔基的纳米颗粒(DBCO-AIE-dots)。该纳米颗粒能够通过两步反应标记到细胞表面,首先通过糖代谢工程在肿瘤组织表达叠氮基团,然后通过点击反应将已构建的DBCO-AIE-dots特异性连到细胞表面。研究结果表明,构建的DBCO-AIE-dots可以通过生物正交代谢标记的方法特异性标记在肿瘤组织,表明生物正交反应是一个非常有力的肿瘤诊断工具,随着活性较高的反应的开发,这项技术的效率将会大大提高。第三部分:过氧化氢(H2O2)响应的化学发光有机纳米探针用于活体肿瘤诊疗的研究。本研究构建了一个包载双草酸酯(CPPO)和红荧烯(Rb)的纳米颗粒Rb@CPPO,该纳米颗粒在不需要光激发的条件下,能与H2O2反应产生化学发光。由于实体瘤微环境中H202含量较正常组织高,因此Rb@CPPO纳米颗粒在肿瘤区域的响应性更好。研究结果表明,Rb@CPPO纳米颗粒,不但增加了各个分子的稳定性,增加了体内的循环时间。而且,能够对肿瘤实现高特异性成像,提高了肿瘤成像的信噪比,避免生物体自发荧光对成像结果的干扰。因此,Rb@CPPO化学发光纳米探针在肿瘤的诊疗领域发挥着重要的作用。