恶性肿瘤是当今威胁人类生命健康的最大因素之一,给人类社会造成了沉重的负担。光动力疗法作为一种有别于传统癌症治疗手段(诸如手术、放疗、化疗等)的新型光介导治疗方式,凭借其优异的时空选择性、良好的可重复应用无耐药性、创伤小等优点,日渐成为一种颇具前景的肿瘤治疗手段。然而,传统光敏剂普遍具有氧气依赖性高、肿瘤靶向性不足、治疗深度有限等缺点,严重限制了光动力疗法在临床中的广泛应用。因此,如何设计高性能的诊疗一体化光敏剂,一直是生物医学以及化学领域研究者所关注的重大课题。为解决常规光敏剂强氧依赖性难题,本文利用“重原子效应”以引入硫原子的方式对苯并吩噁嗪类化合物进行改性,获得了一例基于Type I机制的有机小分子超氧阴离子自由基发生器(ENBS-B),并通过顺磁共振、荧光探针、细胞标记成像等技术分析了其光敏化作用机制,揭示了其以“规避乏氧”模式克服肿瘤乏氧的潜在性机理。此外,通过与癌症标志物生物素的共价连接,ENBS-B可在体外共培养模型中有效区分癌细胞和正常细胞,并在体内实现了对乏氧肿瘤的高效靶向生长抑制。为改善光敏剂对肿瘤组织的靶向识别能力以及光动力治疗指数,本文发展了通过共振能量转移原理以引入罗丹明阳离子的方式构建“结构固有靶向”诊疗敏化剂的策略。该方法不仅能够显著拓宽光敏剂的光谱吸收范围,提高光敏化效率,促进单线态氧的产生,还能够赋予光敏剂优异的肿瘤靶向和富集能力,从而在低光剂量照射下,即可快速诱导细胞凋亡,使得体内、体外光动力抑瘤效果得到数量级提升。针对治疗深度有限难题,本文利用共振能量转移原理增强光敏剂近红外区吸收强度和光子利用效率,进而提高光敏剂在深层组织中被光激活潜能的方法,成功改善了光敏剂对肿瘤组织的治疗深度,并设计合成了一例具有放大效应的“结构固有靶向”超氧阴离子自由基发生器(ENBOS),实现了对体内乏氧实体瘤的靶向深度光动力治疗。并且,尾静脉给药后,ENBOS能够以高信号背景比对肿瘤边界进行判别,从而大大提高了光动力治疗的精准度,降低了对正常组织的光敏化副作用。