近年来,有机共轭材料因为易于通过化学方法设计和合成,从而调节光物理性质,以及生物毒性低等特点,被广泛用于生物医学研究领域,包括荧光、光声成像以及光疗等,以应对重大疾病(如肿瘤)的诊断与治疗。作为新兴影像技术,荧光、光声成像不需使用放射性物质,具有灵敏度、分辨率和对比度高等优点,能实时动态监测,而且光声成像更结合了超声成像的高穿透性优势。光疗主要包括光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT),是无创癌症疗法,具有选择性高、治疗效果好和副作用低等特点,相比于传统的手术治疗辅以化疗有着独特的优势。肿瘤细胞生命力顽强,且适应性强,这也是癌症治疗易反复的原因之一。研究表明,光动力、光热联合治疗能进行协同治疗,是一种获得理想治疗效果的创新策略。为了治疗更深层次的病变组织、降低组织散射,以及提高成像精度,同时避免激光对正常生物组织的伤害,减少多次激光照射对病人产生的副作用和心理压力,亟需研发具有相同光动力和光热近红外(NIR)激发光源的材料。而且,为了显著提高肿瘤治愈率和存活率,实现精准肿瘤成像指导下的光疗成为国际前沿研究课题。透明质酸(HA)是一种天然生物大分子多糖,生物相容性好,易于化学修饰,并能基于HA与CD44受体的特异性结合实现主动肿瘤靶向。因此,本论文设计开发了成像与光疗一体化的吡咯并吡咯二酮(DPP)基近红外共轭材料(TTDTT),并与透明质酸、二氢卟吩e6(Ce6)等结合制备复合纳米材料,旨在实现单一近红外光源激发,荧光/光声双模态靶向成像指导下进行光动力和光热协同治疗,以达到更好的诊疗效果。TTDTT分子中,DPP具有高的光热转化效率、光声特性,以及一定的单线态氧产生能力,作为吸电子基团(A);富电子噻吩基团作为π共轭桥,通过重原子效应作用增加激子系间穿越能力,有利于提高光动力效果;三苯胺(TPA)具有独特的螺旋桨结构和较强的供电子能力,作为供电子基团(D),能有效地触发细胞死亡,被广泛应用于生物材料中。D-π-A-π-D结构的TTDTT可望实现良好的近红外吸收,提高分子内电荷的迁移速度,有利于提高光热转化效率。具体研究内容如下:1.TPA、噻吩和DPP衍生物通过Suzuki反应得到具有D-π-A-π-D结构的TTDTT,HA通过二硫键和TTDTT偶联,赋予TTDTT生物相容性、水溶性和靶向性,并形成两亲性的材料,经过透析法进行超分子自组装形成纳米粒子HA-TTDTT NPs。HA-TTDTT NPs在水中有着比较宽的吸收(500-750 nm),近红外吸收特征峰在650 nm处,在水中单线态氧产率为29.6%,光热转化效率达到43.9%,有着良好的光疗效果。通过溶液和体外He La细胞实验证实了HATTDTT NPs的光声成像能力和光动力/光热联合治疗效果。2.为了进一步优化诊疗能力,在复合纳米材料中引入近红外吸收波长与TTDTT相近的卟啉类光敏剂Ce6。Ce6已被证明其有较高的单线态氧生成能力,被广泛应用于肺癌、乳腺癌、卵巢癌等多种恶性肿瘤的治疗。通过疏水、氢键,以及π-π堆积等分子间弱相互作用将Ce6包裹在纳米粒子内部,构建了复合纳米诊疗剂Ce6@HA-TTDTT NPs。其在水溶液中单线态氧产率高达52.9%,光热转化效率为37.7%,且溶液实验、体外He La细胞实验证实Ce6@HA-TTDTT NPs在单一近红外波长(635 nm)激发下,实现了荧光/光声双模态靶向成像。体内小鼠光动力/光热协同治疗实验获得了很好的诊疗效果,单次光照(10 min)抑瘤率高达86.36%。