癌症是目前世界上最复杂的病症之一,已经成为人类健康的重大威胁。现阶段使用的诊断和治疗手段已不能满足日益增长的临床需求。研究并开发新型有效的癌症诊断和治疗手段具有迫切的需求。将诊断和治疗结合起来,具有诊疗一体化功能的新型纳米材料在生物医学领域具有巨大的应用潜力。具有近红外光响应能力的纳米颗粒是一种潜在的纳米诊疗平台。首先其可吸收近红外光激发产生超声信号,用于光声成像。其次,其可将近红外光转化为热量,用于光热治疗。本文以聚吡咯纳米颗粒为模型,利用其近红外光响应能力,开发具有光声成像和光热治疗功能的诊疗纳米材料。具体研究内容如下:1、首先制备了不同尺寸的聚吡咯纳米颗粒,研究其尺寸对光声成像和光热治疗能力的影响。以聚乙烯醇为稳定剂,三氯化铁为氧化剂,采用一步法聚合制备了聚吡咯纳米颗粒。通过调节聚乙烯醇的浓度,成功制备了尺寸为40 nm、50 nm、60 nm的聚吡咯纳米颗粒(分别命名为P40,P50,P60)。制备的聚吡咯纳米颗粒呈现均匀球形,分布较窄。所得聚吡咯纳米颗粒在近红外区表现出明显的吸光度值。通过研究发现,P50纳米颗粒具有更优的光声成像和光热转化能力。在相同浓度条件下,P50纳米颗粒表现出更强的光声信号。在808 nm激光照射下,P50纳米颗粒的升温效果更加明显,显著高于P40和P60纳米颗粒。P50纳米颗粒的升温能力与浓度成正比,同时表现出良好的光热稳定性。激光照射后,可以保持相似的形貌和光学性质。CCK8测试数据表明,聚吡咯纳米颗粒在测试实验条件下表现出明显的急性细胞毒性。共培养2小时或6小时后,细胞活力有显著的降低。CCK8检测和细胞形态观察证实,在共培养24小时的条件下,浓度范围0-300 ppm的P50纳米颗粒具有良好的细胞相容性。激光共聚焦观察发现,P50纳米颗粒可以被细胞内化,进入细胞后主要分布于细胞质内。与浓度为200 ppm的P50纳米颗粒共培养12小时后,激光后其表现出显著地光热治疗能力。特别是与200 ppm P50纳米颗粒共培养后,激光照射5分钟或10分钟后,只有约10%的细胞存活率。通过Calcein-AM染色法标记存活细胞,进一步验证了聚吡咯纳米颗粒的光热治疗效果。2、制备聚吡咯纳米颗粒,随后进行聚多巴胺包裹和聚乙二醇链修饰。利用聚多巴胺优良的修饰能力和丰富的表面基团,实现聚吡咯纳米颗粒和吲哚菁绿的有机结合。所得产物为均匀的球形,具有较窄的尺寸分布范围。通过调控聚吡咯纳米颗粒/吲哚菁绿的质量投料比,找出了最大负载比例。在近红外光照射下,所得的吲哚菁绿负载的功能化聚吡咯纳米颗粒表现出较强的光声成像和光热治疗性能。同时,该纳米颗粒具有良好的光热稳定性。激光照射后,可以保持相似的形貌和光学性质。同样条件下,吲哚菁绿则显示很差的产热重复性和光热稳定性。通过流式细胞仪测试和激光共聚焦观察,所得纳米颗粒可以很好地被HeLa细胞吞噬,内化后位于细胞质内。同时CCK8实验证明,共培养24小时或48小时后,所得PPI纳米颗粒具有良好的细胞相容性。通过血常规和生化指标分析,所得纳米颗粒具有良好的血液相容性,同时不表现出溶血现象。功能化PPI纳米颗粒可以在体内的HeLa细胞肿瘤模型处停留,显著增强该部位的光声信号值。在光声成像的指导下,用负载吲哚菁绿的功能化聚吡咯纳米颗粒外加近红外激光,可以达到良好的光热消融肿瘤效果。这一效果明显优于无吲哚菁绿负载的聚吡咯纳米颗粒以及空白对照组。同时,治疗过程中,实验组的器官切片数据和小鼠体重监测数据均表明,该治疗方法没有明显的副作用。这些数据表明,本章所设计的负载吲哚菁绿的功能化聚吡咯纳米颗粒具有增强的近红外光响应特性,在肿瘤近红外光响应诊疗中具有广阔的应用前景。