癌症是当今人类健康面临的最严重威胁之一,其发病率仍呈上升趋势,对肿瘤早期的准确诊断和有效治疗对提高肿瘤治愈率具有重要意义。MicroRNA(miRNA)作为一种重要的生物标志物,在肿瘤相关基因的调控中起着重要的作用。目前,集诊断和治疗功能于一体的诊疗平台得到广泛关注,迄今为止,许多纳米治疗剂已被设计用于生物医学应用并取得一定的进展。但探索一种具有多模态成像和协同治疗效果,能够用于同时精确监测和癌症治疗的集成化纳米系统仍然是一个重大的挑战。本课题主要采用了表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)及荧光分析检测方法,基于纳米金、硫化铜、氧化钼等离子材料,结合纳米颗粒自组装技术以及DNA纳米机器的生物特性,构建了多种生物相容性好、光学性能优良的功能性纳米制剂,设计了新型DNA放大策略,并将其应用于细胞内miRNA的检测及肿瘤细胞的多模式治疗。主要的研究内容包括以下三个方面:(1)构建了比率型SERS-荧光双光谱检测系统,基于金-硫化铜基纳米复合材料及3D DNA步行器信号放大策略对肿瘤细胞标志物miRNA-21及肿瘤细胞进行检测和治疗。由miRNA-21作为3D DNA步行器的激活剂,其运动轨迹依赖于金纳米粒子的DNA高负载。3D DNA步行器触发后,由于DNA的循环信号放大作用,实现对miRNA-21的比率型SERS-荧光光谱检测。比率型分析方法解决了分析条件的时空变化引起的信号波动,具有更高的灵敏度和可信度,此方法还应用到肿瘤细胞的成像研究。制备的金-硫化铜-多巴胺纳米粒子由于具有较好的局域表面等离子共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)耦合性能极大地增强了SERS信号及光热转换效率。这种诊疗型纳米平台为肿瘤的精准诊断以及有效的肿瘤治疗提供了全新的思路。(2)基于等离子MoO2纳米材料的较强的LSPR效应,合成了掺杂MoO2的聚多巴胺纳米材料,随后在聚多巴胺粒子的表面原位还原上铂纳米颗粒得到最终的MPDPs杂化纳米粒子。将等离激元MoO2、PDA和Pt粒子集成到单个单元中,不仅有利于高效的光热转换,而且有利于SERS的信号增强。所制备的复合材料表现出优异的SERS性能,还可作为无损PT治疗的重要候选药物。开发具有高光热转换效率的纳米结构在肿瘤的光热治疗中具有重要意义。(3)基于DNA纳米机器的易组装、可编程特性构建了新型的DNA逻辑门分子器件,并设计了一种具有检测和治疗作用DNA-MPDPs功能化纳米探针,用于同时分析活细胞中的多个内源性miRNA,然后将得到的各种miRNA表达信息用于肿瘤细胞鉴别,以提高临床诊断的准确性和可靠性。合成的钼杂化纳米探针经过逻辑门运算产生聚集效应,进一步增强了拉曼信号和光热性能,可同时实现肿瘤细胞的检测和治疗,为智能化生物探针的临床应用提供了新的思路。