实体瘤的乏氧微环境会限制光动力疗法（PDT）的效果,因此提高肿瘤部位的氧合水平有望提高PDT的疗效。为了提高肿瘤部位的氧合水平,已经提出了许多向肿瘤微环境提供氧气的策略。结果显示,肿瘤部位的氧合水平提高后能够在一定程度上增加PDT的治疗效果。但是也有研究表明,PDT过程会消耗大量的氧气,同时损伤血管。因此,在PDT前一次性供给氧气仍然会加剧局部缺氧,造成PDT低效,也为PDT后对肿瘤细胞的杀伤和再次治疗带来了困难。在本文中,我们制备了能够通过光合作用产氧的小球藻凝胶,可在光控下连续产氧,不仅能够提高光动力疗效,也有望改善PDT后乏氧,改善预后。本文研究内容主要分为四部分:第一部分小球藻凝胶的制备与表征。为了保护小球藻,利用海藻酸钠与钙离子络合形成凝胶的特性,制备成含有小球藻的凝胶。通过测定弹性模量,发现当海藻酸钠浓度达到20mg/ml时,就可以形成较稳定的凝胶。通过细菌生存力试剂盒SYTO-9染色测定活性发现,在体外保存13天,或在体内肿瘤部位24小时后,其存活率几乎没有变化,接近100%,说明凝胶对小球藻具有很好的保护作用。将肿瘤细胞与小球藻共孵育后,肿瘤细胞的活性与未加小球藻的组别没有差异,活性都为100%左右,小球藻对肿瘤细胞没有直接毒性。上述结果表明小球藻凝胶能够很好的保护小球藻的活性。第二部分小球藻凝胶产氧能力表征。为了测定小球藻在凝胶中的产氧能力,使用氧电极测定小球藻凝胶在体内外的产氧能力。当在体外使用波长约为600nm的光照射小球藻凝胶时,小球藻凝胶与游离小球藻在30min内的产氧量都可以达到300μM以上。体内小球藻凝胶在使用660nm光照时,在10min内产氧量可以达到150μM,并且可以通过控制光照的开关实现可控的循环产氧。通过对肿瘤细胞内的蛋白HIF-1α进行染色、定量,发现小球藻经光照后发生光合作用产生的氧气能够显著降低乏氧细胞或乏氧组织中约30%的HIF-1α的表达,改善了肿瘤部位的乏氧情况,上述结果表明,小球藻凝胶可以在体内外光控下实现循环产氧,改善肿瘤部位的乏氧情况,具有提高PDT对肿瘤的治疗效果的潜力。第三部分光动力纳米粒的制备和表征。为了使光敏剂靶向到肿瘤部位,通过展开/自组装的方法,将光敏剂Ce6和全氟化碳共同装载进白蛋白中形成Ce6纳米粒（Ce6-NPs）。利用动态光散射仪、透射电镜考察纳米粒的形态大小。结果显示,制备的Ce6纳米粒是外观灰色并透明的均匀体系,平均粒径为115nm。评估Ce6-NPs的体内分布的结果显示,静脉注射8-12h后,纳米粒主要蓄积在肿瘤部位。上述结果表明,制备的Ce6-NPs具有均匀的粒径,有很强的肿瘤靶向能力。第四部分小球藻凝胶产氧对光动力增效。为了验证小球藻凝胶产氧对光动力的增效效果,利用单线态氧检测证明了小球藻凝胶光和产氧能够将体内外Ce6-NPs的单线态氧产生提高2-3倍,是光动力对肿瘤细胞的杀伤能力提高2倍以上。在CT26皮下肿瘤模型中验证药效,结果证明小球藻凝胶光和产氧能够增强PDT对肿瘤生长的抑制作用,使30%的肿瘤完全被治愈,并通过多个组织的切片染色证明此疗法具有较高的生物安全性。上述结果表明,小球藻凝胶的光合产氧能够增加PDT对肿瘤组织的杀伤能力。本文针对肿瘤乏氧影响PDT的疗效,治疗后仍存在局部乏氧影响治疗效果的问题,使用能够连续光控下循环产氧的小球藻凝胶作为氧气工厂,缓解肿瘤乏氧,增强PDT疗效。结果表明,小球藻凝胶实现了长时间的可控有效供氧,缓解了肿瘤乏氧,增效了PDT。因此小球藻凝胶的光和产氧为改善肿瘤乏氧和治疗效果,为光动力治疗提供充足氧气提供了新的思路。由于其良好的治疗效果和生物安全性,使得小球藻凝胶产氧增效光动力疗法具有进入临床的巨大潜力。