癌症作为人类健康的主要威胁之一,起源于正常组织,由于正常组织与癌变组织的相似性使得癌症诊断与治疗方法复杂化。然而,疾病的早期发现可以大大降低癌症的死亡率。因此,早期诊断对改善癌症患者预后至关重要。目前,癌症的临床检测主要依靠影像技术或对疑似患病细胞(细胞学)和组织(组织病理学)的形态学分析。荧光探针具有灵敏度高、响应快、易操作等优点,是分析传感和光学成像领域的一种极具吸引力的通用工具。因此,荧光成像技术对于肿瘤早期诊断具有重要意义。随着生物学和生物医学中肿瘤学的发展,已经证明肿瘤微环境(TME)中的异常生理化学条件和失调的生物合成中间体在使肿瘤细胞抵御或逃避传统临床肿瘤治疗(包括手术,化疗,放疗等)方法的损害方面发挥关键作用。缺氧作为TME的特征之一,可促进肿瘤细胞的增殖、浸润、转移和凋亡等恶性生物行为的发生。研究已经证明,各种类型癌症中的肿瘤内缺氧实际上与缺氧诱导因子1α(HIF-1α)介导的高度增殖和侵袭性表型相关,HIF-1α表达的上调诱导各种下游基因的转录在肿瘤进展中起重要作用,下游基因表达使得肿瘤适应缺氧条件下并存活下来。纳米技术在癌症诊断中的应用在提高荧光检测方法的灵敏度和通用性方面具有巨大的前景。综上所述,本论文具体工作如下:1、基于缺氧响应纳米探针用于肿瘤的光动力学/基因协同治疗本章构建了一种通过响应偶氮还原酶控制释放抗HIF-1α的siRNA新型纳米探针,以克服光动力学治疗(PDT)诱导的缺氧并增强抗癌治疗效果。首先通过Au-S键将SH-βCD修饰在AuNPs表面得到AuNPs@βCD,然后杂交形成5’端标记有偶氮苯(AZO)的抗HIF-1α的RX-0047双链DNA/RNA杂交复合物(DRHC),其中通过偶氮苯连接RX-0047与AS1411。通过AuNPs@βCD和DRHC的主客体相互作用得到AuNPs@βCD@DRHC。适配体AS1411可形成G-四链体与阳离子卟啉5,10,15,20-四-(1-甲基-4-吡啶基)-21H,23H-卟啉(TMPyP4)通过π-π相互作用相结合,在光照下进行进行PDT。纳米探针进入肿瘤细胞后,在光照下肿瘤细胞进一步缺氧释放DRHC进行基因治疗,联合PDT有效地遏制并杀死肿瘤细胞。2、基于缺氧响应的金属有机框架纳米探针用于肿瘤的化学及基因协同治疗本章节构建了一种响应偶氮还原酶控制释放抗HIF-1α的siRNA以及化疗模型药物阿霉素(DOX)的纳米探针,从而抑制DOX外排增强化疗效果。首先通过一锅法合成了包载有DOX的纳米探针DOX@AMOFs,再通过静电相互作用将标记有荧光基团的双链DNA/RNA杂交复合物(DRHC)吸附在纳米探针上形成纳米传感器DOX@AMOFs@DRHC,该DRHC由抗HIF-1α的RX-0047组成。通过响应肿瘤细胞缺氧微环境,纳米传感器解离并释放出药物DOX和抗HIF-1α的siRNA进行化学和基因联合治疗,同时siRNA能抑制P-gp和MRD1的表达从而减少药物外排增强化疗效果,进行有效治疗。