摘要
光治疗是依靠近红外光（NIR）照射光活性材料所产生的过高热（光热治疗，PTT）或自由基（光动力治疗，PDT）对肿瘤细胞进行破坏的一种方法。“诊疗一体化”是将癌症诊断与治疗相结合提高治疗准确性和治愈率的方法，现有的诊疗一体化纳米探针多为成分较多的复杂体系，该体系存在制备过程复杂、结构不稳定以及降解难度大等问题。此外，光治疗所用的肿瘤模型多为小鼠皮下肿瘤模型，在血管性质、支持间质、转移行为、临床情况和肿瘤部位等方面不能准确模拟人体深度肿瘤。目前，对光治疗引发的抗肿瘤免疫反应的相关分子生物学机制的研究较少。钨基纳米材料因其独特的光热光敏特性和优异的生物安全性，在肿瘤“诊疗一体化”方面具有巨大潜力。因此，本论文合成了四种钨基纳米材料，用以构筑多功能“诊疗一体化”纳米平台，建立了与人类肿瘤更为相似的兔原位乳腺肿瘤模型，并进一步对光免疫治疗进行研究，力求揭示光免疫治疗的机制。 为克服“诊疗一体化”体系中成分复杂的缺点，成功构建了磷脂微泡装载WO3-x纳米棒纳米诊疗剂，实现了肿瘤的光热/空化协同治疗与B超成像的功能。WO3-x纳米棒具有良好的近红外光吸收特性与光热转化效率（η为~17.1%）。将WO3-x装载于磷脂微泡（Microbubbles）内，成功制备了WO3-x/Microbubbles纳米诊疗剂，磷脂微泡不仅提高了WO3-x的生物相容性，而且在近红外光照射下会膨胀破碎对细胞产生损伤。经1064nm近红外光照射后，WO3-x/Mcrobubbles介导的PTT/空化协同治疗可以成功地抑制小鼠皮下肿瘤的生长，在治疗14天后小鼠皮下肿瘤完全消失。此外，微泡具有B超造影功能，在实现肿瘤治疗的同时进行肿瘤监测，提高了肿瘤治疗的成功率。 肿瘤的精确治疗需要在临床成像技术指导下进行，因此制备了具有较好光吸收性能的SnxWO3纳米粒子实现多重成像介导的肿瘤光治疗。密度泛函理论（DFT）证实将Sn原子插入正交WO3中引起了宽带近红外吸收，SnxWO3可在近红外光照射下产生热量（η为~18.6%）和活性氧（ROS），实现光热和光动力协同治疗，治疗14天后肿瘤移除率达到83.8%。同时，SnxWO3具有的光声成像（PA）和电子计算机断层扫描成像（CT）功能可以对肿瘤进行监测。为了研究体内实体肿瘤的抗肿瘤机制，利用B超和磁共振成像（MRI）监测光治疗后肿瘤的演变过程，验证了该演变为典型的液化性坏死过程，以上结果表明，SnxWO3纳米粒子是一种优异的癌症光治疗纳米诊疗剂。 虽然光热治疗已经取得了积极的进展，但迄今为止的肿瘤模型主要为小鼠皮下肿瘤模型，该模型与临床相关性较低，因此建立大动物原位异种移植肿瘤模型，进一步为临床试验提供依据十分迫切。采用巨噬细胞负载碳化钨纳米粒子（M-WC）用于兔原位乳腺肿瘤的光治疗具有重要的临床意义。WC作为一种优良的光活性材料，可以诱发热疗（η为~25.8%）以及活性氧对肿瘤造成破坏，巨噬细胞作为生物载体可提高纳米粒子的生物相容性。实验结果和理论模拟验证了WC的宽带光吸收特性，巨噬细胞对WC的光热和光动力效应未产生明显影响，但巨噬细胞使WC在小鼠肿瘤部位的积累量提高约10倍。治疗14天后小鼠和家兔的肿瘤移除率高达100%，采用B超和对比增强超声监测证实光治疗后兔实体肿瘤已完全消融。 光治疗引发的抗肿瘤免疫应答尚不明确，特别是光治疗后抗肿瘤免疫应答的相关分子生物学机制，因此制备了叶酸（FA）修饰的氮化钨（FA-WN）光活性材料用于光治疗抗肿瘤免疫应答研究。FA-WN具有优异的光热转化能力（η为~43.4%）和光生ROS能力，实现了光热和光动力协同抗肿瘤效果。通过检测光治疗后热休克蛋白（HSPs）、钙网蛋白（CRT）及T淋巴细胞的表达水平提出光治疗引发的免疫应答机制为：近红外照射后肿瘤部位快速升温导致肿瘤细胞HSPs表达上调，HSPs作为抗原信号，CRT将肿瘤抗原作为“eat-me”信号发送给T细胞，触发抗原特异性细胞毒性T细胞（CD8+）和辅助T细胞（CD4+）增殖，进一步杀伤肿瘤细胞并抑制肿瘤复发。
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