生物光学成像是近年来发展迅速的一种医学成像手段,具有无创/微创、分辨率高、对比度高和成像速度快等特点,在疾病的预防、诊断及治疗中都有着广阔的应用发展前景。然而,生物组织结构的高散射光学特性,严重限制了光的穿透深度和成像对比度,使得生物光学成像技术无法实现对更深层生物结构的精准成像。通过施加造影剂可以改善成像效果。另外,多模态成像和诊疗一体化是当前生物光学成像的发展趋势,探索、找寻一种能够满足各种成像模态需求的多功能造影剂,甚至是联合诊疗试剂可以为生物光学诊疗技术提供强有力的辅助支持。本文的研究目的是基于生物医学光散射、光吸收成像以及治疗技术,采用一种能够同时提升上述诊疗方法效率的复合金属纳米材料,进行在体动物实验研究,对成像性能的改善和治疗效果的提升进行定性定量分析。本文利用光散射和光吸收截面积较大的金银核壳纳米棒材料(Au_core-Ag_shellhell nanorods,Au@Ag NRs),以光散射成像为特征的光学相干层析成像技术（Optical coherence tomography,OCT）和以光吸收成像为特征的光声成像技术（Photoacoustic tomography,PAT）为例,定性定量地分析该纳米材料对改善这两种成像模态在肿瘤组织的成像效果和成像深度的情况。同时,利用金属纳米材料本身光热转换效率高的特点,结合光热治疗（Photothermal therapy,PTT）,探索新型联合诊疗试剂在肿瘤诊断与治疗领域的可行性与应用价值。本论文的主要研究内容和结果如下:首先,本文结合Au@Ag NRs和以光散射成像为代表的OCT,系统地研究了该种造影剂对提升成像效果的影响。本文选取临床诊断成像效果不佳的卵巢癌作为研究模型,以Au@Ag NRs作为造影剂,通过OCT系统对Au@Ag NRs在肿瘤部位的积聚过程进行8小时实时监测,深入分析了OCT信号强度、成像深度及信噪比等参数的测量结果及其变化规律。研究结果表明,Au@Ag NRs组、金纳米棒（Gold nanorods,Au NRs）组和PBS组在溶液实验与活体动物实验中的OCT信号强度差异较明显,通过计算获得溶液实验中Au@Ag NRs组的信噪比为6.12,而相应的Au NRs组和PBS组的信噪比分别为4.93与0.52。在活体动物实验中,Au@Ag NRs组的A-Line信号在4h时最强,且其对应的组织中1/e穿透深度为未加入造影剂时的1.73倍。本研究证实了将Au@Ag NRs作为OCT造影剂的可行性与有效性,这对拓展OCT在肿瘤检测方面的应用具有较重要的意义。其次,本文结合Au@Ag NRs和以光吸收成像为代表的PAT,系统地研究了该种造影剂及其银壳厚度变化对PAT信号幅值和成像对比度的影响,为PAT/OCT双模态成像造影打下基础。首先,通过仿体实验,分析与评估该种复合纳米材料对光声信号的增强作用。在此基础上,在活体动物实验中,对Au@Ag NRs在乳腺癌肿瘤鼠中的积聚过程进行24小时的动态监测,定性地分析了造影效果随时间变化的规律以及不同银壳厚度对PAT成像质量的影响。研究结果表明,与目前造影剂领域获得广泛认同的单一元素的金纳米材料Au NRs相比,复合金银纳米材料Au@Ag NRs在仿体和活体实验中采集到的PAT信号分别提高了45.3%与82%,并且其造影有效时间比Au NRs组提前了6个小时,有效提高了PAT的造影效率。最后,为了探索Au@Ag NRs作为联合诊疗试剂的可行性,本文又分析评估了Au@Ag NRs对PTT疗效的影响。我们将吸收峰处于同一波长处的Au@Ag NRs和Au NRs进行对比实验。研究结果表明,吸收峰处于770nm的Au@Ag NRs的光热转换效率远高于吸收峰处于同一位置的Au NRs,在相同时间内Au@Ag NRs的温升达到了Au NRs的2倍,并在后期疗效观察实验中,根据荧光实验的检测结果调整PTT的治疗参数,优化PTT的治疗效果。此研究结果为研发联合诊疗试剂提供了可供借鉴的研究基础与较为完整的实验数据。本论文重点对金银复合纳米材料Au@Ag NRs在OCT与PAT成像深度与图像对比度增强的应用方面进行了深入的研究,定性评价了该种材料作为这二种典型光学成像技术造影剂的有效性,并定量分析了不同银壳厚度、不同吸收波长等物理参数对成像质量的影响以及造影效果随着时间的变化规律。在PTT的疗效研究中,通过与Au NRs的对比实验,证实了复合金银纳米材料的温升效果明显优于单纯的金纳米材料,同时我们又分析了治疗参数与最佳治疗时间点之间的关系。本论文的研究成果为研发联合诊疗试剂提供了一种新的研究思路,探讨了联合诊疗试剂的可行性与应用价值,为将来OCT/PAT/PTT/联合诊疗的研究发展提供了理论依据与实验基础。