光疗法作为一种有效的抗肿瘤治疗方式,由于其副作用小、无耐药性、无创而受到越来越多的关注。光疗的核心要素是光治疗剂,因此,如何构筑光疗剂以满足成像及治疗需求成为光疗的研究热点。在众多已开发的荧光探针和光疗纳米药中,基于有机染料的荧光探针及光疗纳米药因其固有的生物可降解性和良好的生物相容性而显示出广阔的应用前景。然而,有机染料分子本身存在生理环境生物利用度低、易光漂白、无靶向性等问题,而大多数装载有机染料分子的纳米系统存在的长期毒性、较差的稳定性更是影响其在成像及治疗方面的应用。基于此,我们以简单的生物小分子为起始构筑基元,通过共价键及非共价键协同自组装的方法构建了一系列安全性好、生理环境稳定的功能纳米材料,解决了有机染料分子在成像及光疗应用中存在的问题。具体研究内容主要分为以下四个方面:(1)生物小分子单宁酸(TA)和三价铁离子Fe(III)通过配位聚合作用自发在二氢卟吩e6(Ce6)纳米核界面形成粘附层制备了单分散的Ce6@TA-Fe(III)纳米颗粒。所制备的Ce6@TA-Fe(III)NPs具有良好的胶体稳定性、生物相容性、生物降解性和高载药量。在血液循环中,Ce6@TA-Fe(III)纳米颗粒中Ce6呈聚集状态,无单线态氧产生能力。细胞内化后Ce6的荧光和产生活性氧的能力恢复,实现体内成像引导的高效光动力治疗。(2)合成了两亲性氨基酸(DSP),与小分子京尼平(genipin)反应自组装成集稳定性与生物降解性为一体的纳米颗粒(GDSP NPs),该纳米颗粒在红光区具有自荧光特征,装载光热剂吲哚菁绿(ICG)后可用于荧光成像指导的光热治疗。两亲氨基酸分子由二硫键连接两个苯丙氨酸组成,苯丙氨酸中苯环结构的强疏水性为自组装提供了主要驱动力;而二硫键能被肿瘤细胞过表达的谷胱甘肽响应性断裂,实现纳米颗粒的可控解组装。重要的是,共价反应产物京尼平蓝(组装单元)具有自荧光性质,因此该颗粒作为药物载体的同时,还可以作为荧光成像的探针。装载光热药吲哚菁绿的纳米颗粒具有较高的光热转换效率,同时增强其在近红外区光热效果。(3)疏水性阳离子苯丙氨酸二肽(CDP)和小分子京尼平(genipin)作为构建模块,通过共价和非共价相互作用的结合,制备了具有宽谱吸收(紫外到近红外区域)的自光热纳米颗粒(GCDP NPs)。通过调控二肽和小分子京尼平反应的热力学过程(反应温度),制备了一系列不同尺寸的纳米颗粒。纳米颗粒的荧光被有效淬灭,具有高的光热转化效率和优异的光稳定性。第一次通过非色素生物小分子制备了具有较高光热转化效率的肽基光热纳米药,实现了光声成像指导的光热治疗。(4)小分子交联剂戊二醛(GA)与阳离子苯丙氨酸二肽(CDP)发生席夫碱反应,在非共价相互作用(疏水,氢键)驱动下自组装成单分散纳米颗粒(CDP-GA NPs)。通过调控二者反应动力学过程(反应时间),制备了一系列荧光发射可调的纳米颗粒(蓝光-绿光-红光)。纳米颗粒的荧光信号是由共价反应中形成的席夫碱键(C=N)和碳碳双键(C=C)产生的,通过增加反应时间,组装基元中席夫碱键的比例逐渐增加,致使纳米颗粒的发射光谱向长波长移动。纳米颗粒具有优异的生理稳定性、可降解性和低毒性,用于肿瘤细胞多色荧光成像。