膀胱癌主要是由膀胱黏膜上的尿路上皮细胞癌变引起,在国内泌尿系统恶性肿瘤患者当中,膀胱癌患者居首位。对于膀胱肿瘤的早期病变（比如原位癌、黏膜内癌等）的诊断异常困难,采用常规影像学检查对膀胱癌的诊断并不能取得良好的结果。尿脱落细胞学检查对膀胱癌早期病变虽然诊断特性高,但敏感性较差。荧光膀胱镜借助荧光分子对肿瘤细胞的特异性识别,为膀胱癌的早期诊断提供了巨大帮助。目前膀胱癌常用的治疗策略为手术、放疗、化疗和免疫治疗,复发率与死亡率仍居高不下,那么探索更有效的治疗策略来提高膀胱癌的治疗效果势在必行。荧光成像引导的光动力学治疗（以下简称光动力学治疗）在膀胱癌中的应用逐渐受到泌尿外科医疗工作者的重视,这种新型膀胱癌的诊疗方式是荧光膀胱镜与光动力学治疗的结合,它不仅能够通过荧光膀胱镜对膀胱癌进行早期诊断,而且也是一种有效的治疗方式。近年来内窥镜技术发展迅速,为膀胱癌的光动力学疗法提供了有力的支持。泌尿外科诊疗专家共识推荐膀胱原位癌、控制膀胱肿瘤出血、肿瘤多次复发、不能耐受手术治疗的患者可应用光动力学治疗。光动力学治疗对光敏剂提出了新的要求,不仅需要有出色的光动力学治疗效果,而且也需要良好的成像效果。虽然荧光膀胱镜检查与光动力学治疗具有巨大的优势,但由于传统光敏剂的限制,光动力学治疗针对非浅表性实体瘤治疗并没有体现出明显的优势。光动力学治疗之所以没有在泌尿外科广泛开展,不仅由于传统的光敏剂具有聚集诱导猝灭（ACQ）现象,还存在以下两方面的原因:（1）光动力学杀伤肿瘤的机制是激发肿瘤组织中的氧产生ROS,然而由于肿瘤细胞的快速生长,实体肿瘤组织常处于乏氧状态,瘤内的乏氧削弱了光动力学治疗的效果;（2）小分子光敏剂随血液运输到达肿瘤组织,滞留率低,导致瘤内光敏药物富集不足,光动力治疗效果不佳。为了解决这两个问题,提出了以下两种解决思路:首先,通过对AIE光敏剂的合理的设计,使其能够产生自由基型ROS,减少光敏剂对肿瘤组织内氧的依赖,降低肿瘤内部乏氧对光动力学治疗的影响;AIE材料在荧光成像方面成功解决了传统光敏剂固有的ACQ现象,这种材料即使在高浓度下仍具有良好的成像效果。因此,在论文的第一部分,通过合理设计具有AIE特性的光敏剂,改变光激发后ROS的产生类型,实现Type Ⅱ ROS（单线态氧型ROS）到TypeⅠ ROS（自由基型ROS）的转变,从而消除肿瘤组织的乏氧对光动力学治疗的限制,实现出色的肿瘤光动力治疗。其次,设计合成高ROS产率的AIE光敏剂,并联合肿瘤细胞膜仿生纳米技术,制备具有同源肿瘤靶向性的光敏剂纳米颗粒,提高光敏剂在肿瘤组织的富集。在本论文的第二部分中,合成并表征了新型AIE光敏剂,并对其光动力学杀伤机制进行了研究,接着分别使用膀胱癌与乳腺癌细胞膜包覆AIE光敏剂,制备成具有膀胱癌与乳腺癌靶向的纳米AIE光敏剂,提高了 AIE光敏剂在同源肿瘤部位的富集率,并取得了良好的光动力学治疗效果。第一部分新型AIE光敏剂突破肿瘤组织的乏氧限制实现高效的膀胱癌光动力学治疗目的:实体瘤内部的严重乏氧特性与常规光敏剂的聚集诱导荧光猝灭现象严重限制了荧光成像引导的光动力学治疗的发展。研发一类具有聚集诱导发光特性的荧光分子作为光敏剂,使其不仅能够解决传统荧光成像过程中的聚集诱导猝灭现象,而且能够产生自由基型ROS,摆脱膀胱癌内部的乏氧限制,实现高效的膀胱癌光动力学治疗。方法:（1）光敏剂的合成:利用阴离子-π+类型的AIE活性荧光基团,借助较强的分子内电荷转移,并通过抑制非辐射内部转化,促进辐射跃迁和系间窜跃,合成了四种具有AIE特性的光敏剂（统称为AIE光敏剂）;（2）利用ROS荧光指示剂H2DCFDA检测四种AIE光敏剂被白光（400～1000 nm）激发后的ROS产率;（3）利用单线态氧指示剂ABDA和SOSG测定四种AIE光敏剂产生的ROS亚型及其产率;利用公认的商业化单线态氧光敏剂玫瑰红作为阳性对照,并比较新合成的AIE光敏剂的单线态氧产率;（4）使用电子顺磁波谱仪（EPR）验证四种AIE光敏剂能否在光激发后产生自由基型ROS;（5）利用自由基指示剂HPF与DHR123进一步确认AIE光敏剂所产生的自由基型ROS;（6）选取产生自由基型ROS的AIE光敏剂TNZPy与MTNZPy,进行后续细胞与动物实验;（7）利用低温与胞吞抑制剂判断TNZPy与MTNZPy进入肿瘤细胞的方式;（8）利用肿瘤细胞成像对TNZPy与MTNZPy进行亚细胞结构定位;（9）利用细胞活性检测试剂CCK-8检测TNZPy与MTNZPy在正常氧（氧浓度为21%）和乏氧状态（氧浓度小于8%）下对肿瘤细胞的光动力杀伤能力;并探索光动力杀伤机制;（10）建立裸鼠膀胱癌皮下模型,在动物水平比较光敏剂TNZPy与MTNZPy的光动力学治疗效果。结果:（1）成功合成了四种AIE光敏剂TBZPy、MTBZPy、TNZPy和MTNZPy;（2）经ROS指示剂H2DCFDA检测,ROS产率从高到低依次为MTNZPy,TNZPy,MTBZPy及TBZPy;（3）经单线态氧指示剂ABDA检测,MTNZPy,TNZPy的单线态氧产率明显低于TBZPy和MTBZPy,且TNZPy与MTNZPy几乎无单线态氧产生;（4）电子顺磁波谱仪证实MTNZPy与TNZPy能产生自由基型ROS,且MTNZPy的产率大于TNZPy;（5）经自由基型ROS亚型检测试剂线DHR123与DHE进一步证实,MTNZPy与TNZPy都可产生自由基型ROS;（6）细胞成像发现TNZPy与MTNZPy被细胞摄取的方式为胞吞;两种光敏剂经胞吞后形成吞噬小体,先与溶酶体结合,然后脱离溶酶体与粒体结合,存在动态亚细胞结构定位,此过程可实现溶酶体与线粒体动态成像;（7）在正常氧状态下,以自由基型ROS产率高的TNZPy与MTNZPy作为光敏剂,当浓度＞8μM时,对肿瘤细胞的光动力杀伤能力相当;当氧浓度降至8%时（即乏氧状态）,MTNZPy仍然具有出色的光动力杀伤能力,浓度在6μM时近80%的肿瘤细胞被光动力杀伤;而TNZPy在乏氧状态下的光动力杀伤能力明显低于MTNZPy,浓度在6 μM时近杀伤20%的肿瘤细胞;（8）以TNZPy与MTNZPy作为光敏剂的光动力学治疗可引起肿瘤细胞发生凋亡;（9）TNZPy与MTNZPy经瘤内注射,通过可以清楚地观察到肿瘤部位的红色荧光信号,并与周围组织分界清晰;肿瘤进行离体成像发现肿瘤部位仍有较强的荧光信号,其他器官如肝、肾、心、脾、肺、肠均未检测到明显的荧光信号,说明TNZPy和MTNZPy具有较好的瘤内滞留率;（10）与TNZPy相比,以MTNZPy作为光敏剂的裸鼠膀胱癌光动力学治疗的效果更好。结论:通过巧妙的AIE分子设计,实现了 AIE光敏剂产生的ROS从单线态氧型ROS到自由基型ROS的转变（即由产生2型ROS转变为产生1型ROS）。合成并筛选出能够产生自由基型ROS的AIE光敏剂TNZPy与MTNZPy。TNZPy与MTNZPy的AIE特性解决了荧光成像光动力学治疗的ACQ现象,产生的自由基型ROS消除了乏氧对光动力学治疗效果的影响。为将来合成自由基型ROS产率更高的AIE光敏剂探索出了一种新方法,这将会为膀胱癌的光动力学治疗提供更多、更有效的新型AIE光敏剂。第二部分新型AIE光敏剂借助肿瘤细胞膜仿生纳米技术提高光敏剂在肿瘤组织的富集目的:参照第一部分提出的AIE光敏剂设计合成理论“在富含电子的阴离子分子中增强分子内电荷转移,不仅能增加ROS产率,也可促进AIE光敏剂产生自由基型ROS”,合成具有更高ROS产率的AIE光敏剂,并借助肿瘤细胞膜仿生纳米技术提高该AIE光敏剂在肿瘤组织的富集率,实现高效的肿瘤光动力学治疗。方法:（1）按照在富含电子的阴离子分子中增强分子内电荷转移的方式,合成新型AIE光敏剂;（2）利用ROS荧光指示剂H2DCFDA检测AIE光敏剂被白光（400～1000 nm）激发后的ROS产率;（3）利用单线态氧指示剂ABDA鉴定每个AIE光敏剂产生的ROS亚型,并对亚型产率进行检测;（4）利用细胞活性检测试剂盒对AIE光敏剂进行细胞毒性评估（包括光毒性与暗毒性）,比较两个AIE光敏剂对肿瘤细胞的光动力杀伤能力大小;（5）使用共聚焦成像对AIE光敏剂进行肿瘤细胞亚结构成像,明确AIE光敏剂在细胞内的位置;（6）将AIE光敏剂与多不饱和脂肪酸溶液按照一定的浓度混合并光照,使用液相质谱仪检测多不饱和脂肪酸的分子量变化,判断多不饱和脂肪酸双键氧化数量,以确定在溶液状态下AIE光敏剂是否能够将多不饱和脂肪酸氧化为脂质过氧化物;（7）利用脂质过氧化物特异性荧光检测试剂Liperfluo检测肿瘤细胞内的脂质过氧化物含量;利用总谷胱甘肽检测试剂盒检测经光动力学杀伤后的肿瘤细胞内谷胱甘肽的含量;利用谷胱甘肽过氧化物酶检测试剂盒检测内谷胱甘肽过氧化物酶的含量;Western blot检测经光动力学杀伤前后的肿瘤细胞内谷胱甘肽过氧化物酶的表达量的变化;使用生物透射电镜观察经光动力学杀伤前后的肿瘤细胞内线粒体的形态学变化;（8）选取ROS产率最高的AIE光敏剂,合成肿瘤细胞膜仿生纳米光敏剂;使用透射电镜观察肿瘤细胞膜仿生纳米光敏剂的整体形貌,使用动态光散射仪检测纳米光敏剂的粒径、ζ电位、稳定性,使用等温滴定量热仪检测细胞膜与纳米光敏剂核心的结合常数;（9）使用流式细胞仪及共聚焦成像验证肿瘤细胞膜仿生纳米光敏剂的同源肿瘤细胞的靶向性;使用小动物成像仪验证肿瘤细胞膜仿生纳米光敏对于荷瘤小鼠同源肿瘤的靶向性;（10）肿瘤细胞模仿生纳米光敏剂的活体光动力学治疗效果评估。结果:（1）按照第一部分光敏剂合成的理论指导,成功合成AIE光敏剂PHZ-IDD（PI）与PHZ-TH-IDD（PTI）,PI分子中引入噻吩吸电子基团得到PTI;（2）PI与PTI的ROS产率检测发现,与PI相比,PTI具有更高的ROS产率,且PTI的ROS产率呈爆发性增长;（3）以PI与PTI作为光敏剂进行细胞水平的光动力学治疗,结果显示两者的IC50分别为7 μM和3μM,PTI具有更出色的光动力杀伤效果;（4）共聚焦荧光显微镜成像显示,PI与PTI被肿瘤细胞摄取后与细胞内的脂滴结合,表现出良好的脂滴靶向性;（5）细胞外不饱和脂肪酸过氧化反应证实,PI与PTI均能使多不饱和脂肪酸（卵磷脂与油酸）烷基链上的双键发生过氧化反应,形成脂质过氧化物;（6）细胞内脂质过氧化物特异性荧光探针Liperfluo共聚焦成像显示出以PTI作为光敏剂的光动力学治疗组,肿瘤细胞内的脂质过氧化物明显高于以PI作为光敏剂的光动力学治疗组;（7）经光动力学治疗组的肿瘤细胞内谷胱甘肽与谷胱甘肽过氧化物酶（脂质过氧化物清除系统）含量明显低于对照组,Western blot进一步证实谷胱甘肽过氧化物酶的表达量降低,PTI组的谷胱甘肽与谷胱甘肽过氧化物酶含量更低,表明在细胞内PTI具有更强的不饱和脂肪酸过氧化能力;（8）肿瘤细胞内脂质过氧化物的量增加,其清除系统遭到损伤,引起肿瘤细胞发生铁死亡,生物透射电镜证实了这一现象;（9）透射电镜、动态光散射粒度仪的检测证实肿瘤细胞膜仿生纳米AIE光敏剂（TCNPS与MCFCNPs）成功制备;流式细胞仪检测证实TCNPs与MCFCNPs分别具有同源细胞靶向性;离体肿瘤荧光半定量分析显示肿瘤细胞膜仿生纳米AIE光敏剂具有出色的同源肿瘤靶向性,光敏剂在肿瘤组织的富集率明显增加;（10）活体肿瘤光动力学治疗显示出肿瘤细胞膜仿生纳米AIE光敏剂具有非常好的治疗效果,治疗组的肿瘤得到消除。结论:成功制备了兼有活细胞脂滴成像功能的AIE光敏剂PI与PTI,从PI到PTI实现了对光敏剂ROS产率的正向调控;将PTI与肿瘤细胞膜仿生纳米技术相结合,成功制备了 TCNPs与MCFCNPs,实现了 AIE光敏剂同源肿瘤细胞的靶向性,提高了光敏剂在肿瘤组织中的富集,并得到了良好的光动力学治疗效果。