热疗已成为肿瘤治疗的一项常规技术。相对于化疗，热疗的独特优势在于其无毒副作用、可以增强机体的免疫能力、并且与多种化疗药物有协同作用，可以增加疗效。癌症光热治疗通过运用近红外光吸收剂和对人体组织穿透力较强的近红外光使肿瘤组织温度升高，选择性地杀死肿瘤细胞，是一种绿色治疗方法。光热治疗前需确定肿瘤位置，使激光精准照射肿瘤组织，治疗过程需实时监控，治疗后需评价疗效，这些工作均可通过医学成像完成。此为所谓的"可视化治疗"。其对实现肿瘤的个性化治疗，提高治疗效果及减少正常组织的损伤具有重要意义。目前癌症纳米诊疗制剂大多为无机材料，且诊断(成像)和治疗分别由2种或2种以上的组分来完成，不仅增加了制备工艺的复杂性，且大量外来物质进入人体可增加机体的负担。聚吡咯具有制备容易、价格便宜及生物相容性好等优点，已在组织工程、药物控制释放及生物传感器等诸多生物医学领域得到了广泛的研究与应用。为解决上述问题，本课题组制备了粒径均匀的聚吡咯纳米粒子，在近红外激光照射下，其可将吸收的近红外光能转换为热量，使肿瘤组织温度升高，有效地杀死癌细胞，对肿瘤进行光热治疗。与纳米金壳/金棒等无机类近红外光热治疗制剂相比，聚吡咯纳米粒子具有非常高的光热转换效率以和红外光照射稳定性等优点。光声成像是一种新兴的非侵入性成像技术，主要通过测量生物组织吸收脉冲激光后产生的超声波进行重构成像。由于脉冲激光的可选择性和超声检测的高分辨率，光声成像可以精确地对组织的结构和功能进行成像。然而，由于光在组织中的散射效应，入射激光的强度会在生物组织中呈现指数衰减，导致光声成像的信噪比也呈现指数型衰减。我们的实验证明，通过引入聚吡咯纳米粒子可大大提高光声成像的信噪比，显著增强光声成像对比度，最大成像深度可达光学成像的5倍。因此，聚吡咯纳米粒子是一种有效的诊疗制剂，可实现光声成像引导下的癌症光热治疗，从而避免对正常组织的损伤。尽管光声成像具有较高的灵敏度和实时成像的能力，但其成像深度较浅，仅可应用到浅表面。相反，超声成像具有较高的空间分辨力，但灵敏度较低。将光声和超声两种成像模式融合，可实现优势互补。因此本课题组进一步研制了聚吡咯纳米胶囊，不仅可实现光声/超声双模态成像，还可进行光热治疗。由于光声/超声双模态成像系统已商品化，因此与之相应的双模态造影剂聚吡咯纳米胶囊具有重要的应用前景。磁共振成像可提供解剖细节和高质量的软组织三维图像，但其灵敏度较低。将磁共振和光声这两种高度互补的成像融合可获得更多更全面的信息，从而实现精准光热治疗。本课题组通过聚乙二醇将四氮十二环四乙酸钆连接到聚吡咯纳米粒子上，静脉注射后能选择地富集在肿瘤部位，导致光声和T1磁共振信号均显著增强，使肿瘤组织和正常组织可明显区分，从而引导近红外激光准确照射肿瘤部位，两周后实现肿瘤组织的完全消融，并减少了对肿瘤组织周围正常细胞的损伤。总之，通过聚吡咯微纳米粒子能达到分子成像监控下的肿瘤诊断和治疗合二为一的最佳目的。该研究属于生物、医学、化学及材料等领域的前沿课题，具有极大挑战性和科研价值。