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恶性肿瘤严重危害人类健康,放疗是其主要临床治疗手段之一,但其疗效受到多方面限制,如严重副作用,限制了放疗辐射剂量;实体肿瘤乏氧,使放疗诱导的氧自由基明显减少,导致放疗效果不佳及放疗抵抗。如何减少放疗副作用,改善肿瘤乏氧,是增强放疗效果亟需解决的难题。钽作为无毒且生物惰性的材料广泛应用于临床。随着纳米技术的进展,钽基纳米材料在生物医学领域开始受到关注。钽做为高原子序数元素,其电子密度大,具有高X射线衰减能力。因此纳米钽具有很好的增敏放疗效果及增强CT成像的能力。据此,本课题首先合成了中空介孔氧化钽纳米球,修饰具有光热转换性能的硫化铜纳米晶体（CuS Nanocrystals）和装载携氧的全氟戊烷（PFP）,联合温和光热治疗及放疗,在协同抗肿瘤治疗的同时实现CT、超声及光声三模态成像,且生物安全性好;在中空介孔氧化钽纳米球基础上,进一步合成了可降解的中空介孔有机钽纳米球,装载具有模拟酶催化功能的纳米酶和化疗药物,通过联合放化疗实现协同抗肿瘤,并进一步提高生物安全性。本课题旨在探索新型钽基纳米材料对肿瘤的诊疗作用及机制,主要研究内容如下:首先制备了中空介孔氧化钽纳米球（HMT）,然后吸附硫化铜纳米晶体得到中空介孔氧化钽/硫化铜纳米球（HMTC）,修饰聚乙二醇后装载携氧的全氟戊烷,得到载携氧全氟戊烷的中空介孔氧化钽/硫化铜纳米球（HMTCP@PFP@O2）。对其进行表征及测试。发现复合纳米球拥有良好的光热转换性能（η=52.56%）及携氧、释氧能力。接下来通过MTT实验及溶血实验研究了 HMTCP的生物安全性。通过活性氧实验、Live/Dead实验、MTT实验、克隆形成实验对HMTCP@PFP@O2进行体外实验研究,发现HMTCP@PFP@O2联合放疗可以诱导细胞内的活性氧生成增加,显著杀伤肿瘤细胞及抑制肿瘤细胞的增殖。建立4T1乳腺癌荷瘤BALB/c小鼠模型进行体内实验,通过活体成像研究了HMTCP@PFP@O2的体内生物学分布,发现静脉注射后24小时,复合纳米球在肿瘤部位的浓度最高。使用乏氧探针派莫硝唑检测,证实温和光热治疗和静脉注射HMTCP@PFP@O2均能改善肿瘤乏氧,协同使用效果更佳。进一步抑瘤实验,发现HMTCP@PFP@O2联合温和光热治疗和放疗后,肿瘤明显缩小甚至消失,且主要脏器未出现明显病理损伤。最后,在体内及体外模型上证实HMTCP@PFP@O2可实现CT,成像及光声多模态成像。我们合成的中空介孔氧化钽纳米球粒径在107nm左右,易在肿瘤部位浓集,但不易代谢。通过对合成方法进行调整,我们进一步制备了可降解的中空介孔有机钽纳米球（HMOT）,然后吸附拟过氧化氢酶的铂纳米颗粒和拟葡萄糖氧化酶的金纳米颗粒得到HMOT@Pt@Au,修饰聚乙二醇后装载阿霉素,得到HMOTP@Pt@Au@Dox。对复合纳米球进行表征及测试,发现HMOT@Pt@Au中的铂纳米颗粒能催化过氧化氢产氧,而金纳米颗粒可以催化葡萄糖为过氧化氢,为铂纳米颗粒持续提供催化底物,并耗竭肿瘤细胞内的葡萄糖,进而实现肿瘤的饥饿治疗。同时HMOT@Pt@Au拥有良好的载药性能,并能在肿瘤内高还原型谷胱甘肽（GSH）环境下发生降解并释放装载的阿霉素。通过MTT实验及溶血实验研究了 HMOTP及HMOTP@Pt@Au的生物安全性。通过活性氧实验、克隆形成实验对HMOTP@Pt@Au进行研究,发现HMOTP@Pt@Au可以增加细胞内氧合,增加放疗诱导的细胞内活性氧生成,从而增强对肿瘤细胞增殖的抑制作用。通过Live/Dead实验、MTT实验发现HMOTP@Pt@Au@Dox可以联合放化疗,实现协同杀伤肿瘤细胞的效果。通过使用乏氧探针派莫硝唑,发现在静脉注射HMOTP@Pt@Au24小时后,肿瘤部位的乏氧得到明显改善。通过抑瘤实验,发现HMOTP@Pt@Au@Dox联合放化疗后,实现了化疗与放疗协同增效作用,可以明显的抑制肿瘤生长,且主要脏器未见明显病理改变。总之,本课题开发的钽基复合纳米球,通过吸附光热材料及装载携氧全氟戊烷,可与温和光热治疗和放射治疗联合治疗肿瘤,并实现CT、超声及光声多模态成像;在此基础上,开发了可降解的有机钽纳米球,在进一步提高生物相容性的同时可以联合放疗与化疗,实现协同增效。