肿瘤是导致人类死亡的主要疾病之一。为了治疗癌症,科学家发展了化疗、放疗、手术切除等方法。然而,由于肿瘤的转移性、侵袭性以及肿瘤微环境的免疫抑制性,这些手段的治疗效果并不总是令人满意的。光热治疗具有创伤小、毒副作用低的优点受到广泛关注。开发光热转换效率高、稳定性好、低毒、作用机制清晰的光热试剂是当前的研究热点。此外,肿瘤微环境乏氧的特点限制了放疗的效果以及射线对正常组织有伤害。因此,迫切需要设计合成放疗增敏剂来缓解肿瘤乏氧状态,提高放疗疗效同时减轻对射线正常组织的伤害。在本论文中,我们基于过渡金属元素设计了两种复合纳米材料,并分别探究了成像引导光热抗肿瘤及作用机理,以及研究了作为放疗增敏剂提高放疗效果和增强正常细胞对辐射的抗性。目前研究结果如下:1.黑磷-硒化亚铁纳米片用于磁共振成像引导的光热治疗设计稳定、安全性高、光热转换效率高、机理清晰的光热试剂,实现成像引导的精确光热治疗是急需解决的问题。本课题成功地设计了单分散超顺磁性硒化亚铁（FeSe2）与黑磷纳米片（BPs）通过P-Se键结合形成BPs-FeSe2,并利用甲氧基聚乙二醇胺（m PEG-NH2）修饰纳米颗粒,获得了良好的水溶性,用于MR成像引导的光热肿瘤治疗。BPs-FeSe2-PEG光热转换效率的提高作用得益于异质结构生成导致的光生载流子的有效分离。此外,通过P-Se键的形成,削弱了FeSe2的氧化程度,并使BPs表面的孤对电子被占据,减少了孤对电子在空气中的暴露,从而使BPs-FeSe2-PEG具有良好的稳定性。此外,FeSe2在BPs表面上的聚集和m PEG-NH2的修饰导致的氢键形成,使BPs-FeSe2-PEG磁共振成像能力提高,为光热治疗过程提供准确影像指导。BPs-FeSe2-PEG联合近红外激光显示出良好的抗肿瘤效果。2.改善肿瘤乏氧的二氧化铈-二氧化锰纳米粒子在放疗增敏中应用放疗受到肿瘤微环境乏氧的影响,导致放疗效果不佳。因此,缓解肿瘤的乏氧状态以提高放疗效果成为迫在眉睫的问题。我们设计合成了以CeO2短棒为核心并由MnO2包裹的纳米复合材料。该纳米材料具有H2O2和GSH双响应特性,可以催化肿瘤内部过表达的H2O2产生O2以缓解乏氧,CeO2可以对正常细胞产生一定的辐射保护作用。实验表明,CeO2-MnO2是长径约为100 nm的棒状纳米材料,具有良好的催化H2O2产生O2能力以及GSH消耗能力。体外实验表明CeO2-MnO2-PEG可以减轻射线对正常细胞的杀伤作用。体外体内实验表明CeO2-MnO2-PEG联合X射线可以有效抑制肿瘤生长。综上所述,我们基于过渡金属元素合成了BPs-FeSe2-PEG和CeO2-MnO2-PEG两种复合纳米材料分别作为光热试剂和放疗增敏剂,为进一步开发多功能性纳米复合材料提供科学依据。