光热治疗(photothermal therapy,PTT)是近年来迅速发展的一种微创肿瘤治疗技术。靶向肿瘤部位的光吸收剂在入射光激发下,利用其光热转换效应产生热,可使肿瘤局部温度升高并达到一定温度(42oC以上),从而实现杀伤肿瘤细胞的作用。通过光热转换物质的肿瘤靶向传输以及对肿瘤部位选择性的照射,使得全身系统毒性极大降低,因此光热治疗被认为是一种极具潜力替代手术的治疗肿瘤技术。近年来,纳米材料因其物理、化学、生物学方面等独特性质和应用而逐渐成为研究的热点,特别是在光热治疗方面的应用受到广泛关注。多种具有良好近红外吸收特性的纳米材料在肿瘤光热治疗方面已经取得一定的成功,如金纳米粒、碳纳米材料、高分子材料、载近红外荧光染料胶束等。然而,通过同一纳米粒实现多模态成像和高效的光热治疗仍然是一个重大挑战。本论文首先通过蛋白诱导生物矿化的方法合成氧化钆蛋白复合纳米粒(Gd NCs),进而制备了载Cypate的氧化钆蛋白复合纳米粒(Cy-Gd NCs),用于三模态的成像,实现了对肿瘤全方位、高精密度的成像,进一步通过光热效应,实现了肿瘤的高效治疗效果。在此基础上,仿照生物矿化的方法,选择不同的元素与铜源合成铜基蛋白复合纳米粒,优化了铜基蛋白复合纳米粒近红外吸收,增强了其光热治疗效应。本论文具体研究内容概述如下:第一章:简要阐述了近几年光热治疗的研究背景,以及不同类型纳米粒在光热治疗领域的研究现状,并在此基础上阐明了本论文的立题依据及研究内容。第二章:以三氧化二钆蛋白纳米粒(Gd NCs)为载体,通过共价偶联的方式将近红外探针Cypate连接至Gd NCs上得到载Cypate氧化钆蛋白复合纳米粒,探索其在肿瘤多模态成像与治疗中的应用。Cy-Gd NCs平均粒径为13.5±0.6 nm,具有较好的光稳定性,其体外光热升温效果明显,且其升温效应具有p H响应性。与游离Cypate相比,Cy-Gd NCs细胞摄取量较高,并定位于酸性细胞器溶酶体,这有利于通过p H响应的增强光热效应产生显著的细胞损伤作用。动物体内研究发现,Cy-Gd NCs肿瘤靶向性较好,可实现高对比度的肿瘤近红外荧光成像、光声成像和磁共振成像,达到精确定位肿瘤的效果;同时,单剂量(以Cypate计,1.5 mg/kg)尾静脉给药并在一定时间后对肿瘤组织进行近红外激光照射,可有效产生肿瘤光热治疗效果。第三章:在以上研究基础上,采用类似生物体内矿化的方法,制备了铜基蛋白纳米粒(Cu NCs),再分别向铜基蛋白纳米粒中加入硫、硒、碲三种元素,实现了对铜基蛋白纳米粒在近红外区域吸收行为的调控,并探索其在肿瘤光热治疗中的应用。所制备的硫化铜纳米粒(Cu SNCs)、硒化铜纳米粒(Cu Se NCs)和碲化铜纳米粒(Cu Te NCs)的粒径分别为35.1 nm、23.5 nm、22.1 nm。其中Cu SNCs和Cu Se NCs在近红外区域有一定吸收,且Cu SNCs强于Cu Se NCs,二者均具有良好的化学稳定性,在近红外光激发下升温效应明显,且光照稳定性极佳。体外细胞学评价表明,肿瘤细胞对Cu NCs均有一定量的摄取,在光照条件下Cu SNCs和Cu Se NCs能有效杀伤肿瘤细胞,其IC50分别为20.4μM和35.1μM。动物体内研究发现,Cu SNCs和Cu Se NCs体内靶向性良好,肿瘤富集量明显高于其他组织,单剂量(以Cu元素计,30 mmol/kg)尾静脉给药并在一定时间后对肿瘤组织进行近红外激光照射,可对肿瘤产生高效的光热治疗效果。本论文采用生物矿化法构建了无机-蛋白纳米复合物平台,对其在肿瘤多模态成像与光热治疗方面的应用进行了较为深入的研究,并对探索该纳米复合物在肿瘤诊疗领域的应用奠定了一定的基础。