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第一部分中空介孔普鲁士蓝纳米粒的制备、表征及释药研究目的制备了一种具有优异生物相容性/稳定性的多功能纳米粒——装载温敏性相变材料全氟己烷和抗肿瘤药物阿霉素的中空介孔普鲁士蓝纳米材料(perfluorohexane and the doxorubicin-encapsulated hollow mesoporous Prussian Blue nanoparticles,HMPBs-DOX/PFH),检测其物理性质、化学性质、光学性质、稳定性、药物释放性能以及相变性能。方法采用选择性刻蚀法和药物吸附法依次制备出HMPBs和HMPBs-DOX,检测其形态结构及化学组成。然后,采用真空灌注法制备出HMPBs-DOX/PFH,对其粒径、电位、载药率以及光吸收性等性能。通过光学显微镜分别检测该多功能纳米粒的相变效应。检测HMPBs-DOX/PFH分别在不同p H值(4.6,6.0,7.4)缓冲液和HIFU作用前后的药物释放率,并检测生物组织中HMPBs-DOX/PFH在HIFU作用前后的药物释放情况。最后采用高效液相色谱法检测DOX的热稳定性。将HMPBs-DOX/PFH与MDA-MB231细胞进行孵育,观察该纳米造影剂被细胞吞噬情况,并检测不同浓度(400,200,100,50,25μg/ml)的HMPBs对细胞活性的影响。结果通过透射电镜观察,HMPBs呈中空介孔形态,粒径均一、具有良好的分散性,利用EDS元素分析法检测出该多功能纳米粒主要是由C、N、Fe化学元素组成。通过宏观图和紫外-可见-近红外光分光光度计(UV-vis-NIR)检测发现HMPBs-DOX/PFH具有较高的载药量。Malvern激光粒径仪检测出HMPBs-DOX/PFH平均直径为269±37 nm,Zeta电位为-33.7±5.4 m V。UV-vis-NIR检测出HMPBs和HMPBs-DOX/PFH的吸收峰值均在710 nm附近。当温度上升至63℃时,HMPBs-DOX/PFH可相变产生微气泡。体外药物释放实验结果显示,HMPBs-DOX/PFH在酸性环境及HIFU作用后释药量比对照组明显增加。HMPBs-DOX/PFH联合HIFU作用后离体牛肝切片荧光信号显著增加。通过高效液相色谱检测出DOX具有良好的热稳定性。细胞吞噬实验发现,HMPBs-DOX/PFH可被MDA-MB-231细胞吞噬。细胞在HMPBs高浓度孵育下依然具备良好的细胞活性。结论成功制备出大小均一、单一化学成分、高载药率、稳定性良好、高生物相容性的载DOX和PFH中空介孔普鲁士蓝多功能纳米粒(HMPBs-DOX/PFH)。该多功能纳米粒具有优异的相变能力、良好的光学吸收性以及独特的化学结构(Fe2+-C≡N-Fe3+),使其具备增强超声、光声以及磁共振成像的潜能。此外,该多功能纳米粒载药率较高,在体外呈现出良好的缓释和控释性能,HIFU辐照和酸性环境可加快其体外释放速度。因此,HMPBs-DOX/PFH是一种新型的多功能纳米粒为后续研究奠定了实验基础。第二部分中空介孔普鲁士蓝纳米粒增强超声、光声以及磁共振成像实验目的通过体内外实验研究验证HMPBs-DOX/PFH的超声、光声以及磁共振成像效果。方法首先,建立体外凝胶模型,应用HIFU(120 W,5 s)分别辐照生理盐水、HMPBs-DOX、PFH、HMPBs-DOX/PFH,并通过超声诊断仪和光声成像仪分别对不同实验组处理前后进行超声和光声成像,并对图像数据进行分析;然后,应用磁共振扫描仪对不同浓度的HMPBs-DOX/PFH行磁共振成像并进行图像分析。体内实验分为两个部分进行,(1)建立兔VX2乳腺癌模型,分别将生理盐水、HMPBs-DOX/PFH注射入肿瘤内,在注射前后以及HIFU处理后行超声成像及光声成像,同时对图像数据进行分析。(2)建立兔VX2肝癌模型,分别注射生理盐水、HMPBs、HMPBs-DOX和HMPBs-DOX/PFH,在注射前后及HIFU辐照后行超声成像。然后,分别将生理盐水、HMPBs-DOX/PFH注射入肿瘤内,在注射前后行磁共振成像,同时对图像数据进行分析。结果体外光声成像,HMPBs-DOX、HMPBs-DOX/PFH在HIFU辐照前后均呈高信号,而生理盐水和PFH在HIFU辐照前后无明显变化;HMPBs-DOX/PFH在HIFU辐照后可见明显增强的超声信号,单纯PFH在HIFU辐照后,二维超声图回声灰度稍增高,但造影模式无明显变化,而生理盐水、HMPBs-DOX在HIFU辐照前后无明显变化;磁共振T2*加权像上,HMPBs-DOX/PFH呈负增强成像,随着造影剂浓度增高,磁共振横向弛豫时间显著缩短。兔VX2乳腺癌光声成像显示,注射HMPBs-DOX/PFH后,肿瘤部位信号明显增高;然后进行超声二维成像,分别注射HMPBs-DOX/PFH及生理盐水前后,肿瘤部位回声无明显变化,HIFU辐照后,HMPBs-DOX/PFH组的肿瘤部位回声明显高于生理盐水组。兔VX2肝癌超声显像显示,HIFU辐照后,HMPBs-DOX/PFH组的肿瘤部位回声明显高于其他组。兔VX2肝癌磁共振成像显示,局部注射HMPBs-DOX/PFH后,肿瘤注射部位信号强度明显低于生理盐水组。结论HMPBs-DOX/PFH可在体内外有效增强超声、光声以及磁共振多模态成像,是一种安全稳定的多功能造影剂,对肿瘤的诊疗具有一定的应用价值。第三部分中空介孔普鲁士蓝纳米粒增强HIFU/化疗协同治疗实验研究目的研究HMPBs-DOX/PFH联合聚焦超声对细胞活性的影响。研究HMPBs-DOX/PFH增强HIFU消融离体牛肝效果,探讨最佳辐照强度;并考察将其用于HIFU联合化疗协同治疗兔VX2乳腺癌和兔VX2肝癌移植瘤的效果,探讨其作为HIFU诊疗一体增效剂的应用价值。方法体外治疗实验分为两部分。体外细胞治疗实验:分别加入PBS、HMPBs、DOX、HMPBs-PFH、HMPBs-DOX和HMPBs-DOX/PFH与细胞孵育后,在HIFU辐照和无HIFU辐照的处理下,通过流式细胞仪和激光共聚焦显微镜检测各组细胞凋亡。体外HIFU增效治疗:取新鲜离体牛肝,局部注射不同造影剂(生理盐水、HMPBs、DOX、HMPBs-DOX、HMPBs-PFH、HMPBs-DOX/PFH)200μl后,给予不同输出声功率(120 W,150W,180W)的HIFU辐照5 s,通过测量辐照区二维超声灰阶度变化值及凝固性坏死体积评估增强HIFU消融效果。体内HIFU治疗分为两部分:首先,建立兔VX2乳腺癌肿瘤模型,将实验兔分为8组,其中1-4组距肿瘤中心约3 mm处,经肿瘤3、6、9、12点钟方向,均分别注入生理盐水、DOX、HMPBs-PFH和HMPBs-DOX/PFH;5-7组同样方法分别注射生理盐水、HMPBs-PFH和HMPBs-DOX/PFH,局部按摩1 min后行HIFU定点辐照,辐照声功率120 W,辐照时间5 s,第8组注射生理盐水,并以400 W能量辐照5 s。各组治疗处理后,分别进行肿瘤体积观察及TUNEL、PCNA免疫组化检测的研究。然后,建立兔VX2肝癌肿瘤模型,将实验兔分为5组,经超声引导下均分别注入生理盐水、HMPBs、DOX、HMPBs-DOX和HMPBs-DOX/PFH,共0.5 ml。进行HIFU定点辐照,辐照声功率120 W,辐照时间5 s。各组治疗处理后,分别进行肿瘤体积观察及PCNA免疫组化检测的研究。结果在体外治疗实验中,与其他处理组相比,HMPBs-DOX/PFH+HIFU组对肿瘤细胞杀伤力更大。HMPBs-PFH组及HMPBs-DOX/PFH组的辐照区灰阶度及牛肝消融体积比其他处理组明显增大。荷VX2乳腺癌实验兔经过15天治疗后,HMPBs-DOX/PFH联合HIFU治疗组的乳腺癌肿瘤体积比其他处理组生长缓慢。免疫组织化学染色后光镜下观察,HMPBs-DOX/PFH+HIFU组的TUNEL凋亡阳性指数明显高于其他处理组,而PCNA肿瘤增殖阳性指数明显低于其他处理组。荷VX2肝癌实验兔经过7天治疗后,HMPBs-DOX/PFH联合HIFU治疗组的肝癌肿瘤体积较其他组生长速度减慢。免疫组织化学染色后光镜下观察,HMPBs-DOX/PFH+HIFU组的PCNA肿瘤增殖阳性指数明显低于其他处理组。结论HMPBs-DOX/PFH可有效增强HIFU与化疗的协同治疗作用,是一种良好的HIFU增效剂。同时,结合其多模态成像的特性,更进一步说明HMPBs-DOX/PFH在诊疗一体化领域具有广泛的研究前景。