摘要
光学诊疗是利用光子学原理与光学技术来实现疾病诊断与治疗目标的非侵入性医学技术，正在成为癌症等重大疾病的诊断与治疗中重要的辅助技术。在光学诊疗中，光诊疗剂的开发具有重要的意义，性能优异的光诊疗剂可以显著提升光学诊断以及治疗的效果。然而，目前依然有一些关键问题需要解决。例如，光诊疗剂的疗效还有待进一步的提升。在光热治疗中，热休克蛋白的表达能够引发细胞的耐热性，使得光热治疗的效果大打折扣。而在光动力治疗中，肿瘤组织的乏氧性使得治疗的效果受到严重的限制。与此同时，光诊疗剂的生物安全性是其走向临床应用的不可忽视的问题。目前，某些光诊疗剂的潜在毒性较大且不易在体内降解或代谢，不易降解或代谢的诊疗剂聚积在器官中可能产生长期毒性。因此，如何提高光诊疗剂的治疗效果和安全性，是亟待解决的问题。 在种类繁多的光学功能材料中，共轭聚合物具有光稳定性高、摩尔消光系数大、生物相容性好等诸多优势。此外，由共轭聚合物制备而成的共轭聚合物纳米粒子表现出了对肿瘤组织良好的富集能力，是一种具有巨大潜力的光学诊疗材料。因此，基于共轭聚合物纳米粒子的光诊疗剂正被越来越多的研究和关注。围绕目前光诊疗剂所面临的上述问题，本论文基于共轭聚合物纳米材料开发了三个光学诊疗体系： 1、共轭聚合物纳米粒子用于近红外二区荧光成像指导的光热和热动力联合治疗 为了提高光热治疗效果，本工作设计了一种基于共轭聚合物的光热/热动力联合治疗纳米系统 ADPPTN。ADPPTN由表面修饰羧基的两亲性共聚物 PSMA-PEG包裹具有近红外二区荧光性能和光热性能的共轭聚合物DPPT，随后通过静电吸附作用将偶氮类引发剂AIPH负载到其表面制得。进入血液循环后，ADPPTN可在肿瘤部位富集。在808 nm波长的激光照射下，DPPT产生热量发挥光热治疗效果，产生的高温可同时触发AIPH分解产生自由基，发挥热动力治疗效果。此外，ADPPTN的近红外二区荧光信号可以清晰的指示肿瘤的位置与轮廓。与不负载AIPH的纳米粒子DPPTN相比，ADPPTN具有更好的细胞及活体抗肿瘤效果。本工作开发的负载偶氮类引发剂的纳米光诊疗体系，可实现光热和热动力联合治疗，为克服光热治疗疗效的缺陷提供了新方法。 2、富碘共轭聚合物纳米粒子用于CT/荧光双模态成像指导的高效光动力治疗 为了提高光动力治疗效果，本工作设计了一种富含碘元素的共轭聚合物纳米诊疗体系SPN-I。SPN-I由侧链接枝碘元素的两亲性聚合物PEG-PHEMA-I包覆具有荧光成像和光动力治疗性能的共轭聚合物 PCPDTBT 制备得到。作为对比，将 PCPDTBT 包覆在不含碘的两亲性共聚物PEG-b-PPG-b-PEG中制得不含碘元素的纳米粒子SPN-P。由于碘发挥了分子间重原子效应，实验表明SPN-I的单线态氧产率为SPN-P的1.5倍。此外，由于碘对X射线的衰减系数较高，SPN-I可同时作为CT成像的造影剂。因此，SPN-I可实现CT/荧光双模态成像。细胞实验表明SPN-I具有比SPN-P更好的光动力治疗效果。同时，SPN-I可以有效富集在肿瘤部位，并实现肿瘤的 CT/荧光双模态成像。体内抗肿瘤实验表明，光照条件下 SPN-I 具有比SPN-P更好的肿瘤抑制能力。本工作提出的基于分子间重原子效应的策略，成功提升了近红外光敏剂的单线态氧产率，为增强光诊疗剂的光动力治疗效果提供了新思路。 3、生物可降解的共轭聚合物纳米粒子用于近红外二区荧光成像 为了降低造影剂的毒性，本工作将电子受体吡咯并吡咯二酮DPP以50%的掺杂比替换聚苯撑乙烯PPV中的反式乙烯制得了可降解共轭聚合物CP-50。DPP单元的引入赋予了CP-50近红外二区荧光发射性能，而聚合物中的PPV单元赋予了CP-50生物可降解性能。由CP-50包覆在两亲性共聚物PEG-b-PPG-b-PEG中制得的水溶性纳米粒子CPN-50，在模拟生物环境中可以发生降解。CPN-50 易被细胞摄取，同时具有良好的生物相容性。活体成像实验表明， CPN-50能够在20天内被肝脏基本代谢，同时CPN-50可以较好地富集在肿瘤部位，实现清晰的肿瘤成像。本工作采用电子受体掺杂法实现了近红外二区荧光共轭聚合物的可降解功能，为解决光诊疗剂在生物应用中的安全性问题提供了新方案。
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