研究背景:最新统计数据显示,乳腺癌取代肺癌,已经成为全球第一大癌症,严重危害着人们的生命健康。光热治疗（PTT）是一种高效且无创的疗法除了杀死肿瘤细胞之外,光热效应还可以产生可被检测的超声波信号,称为光声成像（PAI）。光声成像是一种新兴的成像方式,结合了超声的空间分辨率和光学的高对比度,同时适用于深层组织成像,其分辨率远高于纯光学成像。在目前发展的许多种材料体系中,光热剂可同时用于PTT和PAI,其中纳米金颗粒由于其独特的理化性质、强的近红外吸收以及高效的光热转换效率,被公认是一种优良的光声和光热剂。然而,具有强近红外吸收的球形的纳米金通常大于50 nm,容易被网状内皮系统吞噬,导致肿瘤的摄取较少,而小尺寸的金纳米颗粒通常具有较短的生物学半衰期和深的组织渗透性,更适合用于活体肿瘤的诊疗研究。为了平衡上述矛盾,研究者利用酸性pH微环境、高表达的酶类或光来诱导小尺寸的金纳米原位自组装,使表面等离子体共振转移到近红外区域便于光热治疗应用。本论文主要提出利用肿瘤微环境产生内源化学发光触发小尺寸的金纳米颗粒在肿瘤病灶选择性聚集成大颗粒,实现对肿瘤的光声成像与光热治疗一体化。研究目的:本论文通过在金纳米颗粒表面分别修饰光敏感基团4-（2-苯基-2H-四噻唑-5-基）苯甲酸（四噻唑,Tz）和甲基丙烯酸（Ma）基团,并吸附鲁米诺分子（Lu）,构建一种肿瘤微环境内源化学发光触发聚集型金纳米探针,利用肿瘤微环境中过氧化氢（H2O2）引发鲁米诺化学发光,从而触发Tz和Ma之间的点击环加成反应,使金纳米颗粒在肿瘤内选择性聚集,实现活体肿瘤的光声成像与光热治疗的一体化。研究方法:（1）制备约20 nm左右大小的金纳米颗粒,通过表面修饰氨基功能化PEG,利用氨基与羧基间的缩合反应分别耦联光敏感基团四噻唑（Tz）和甲基丙烯酸（Ma）基团,制备得到两种不同的纳米颗粒tAu和mAu。通过动态光散射仪、透射电镜、核磁共振、红外光谱仪和紫外光谱仪对其理化性质进行表征;（2）利用动态光散射仪、紫外光谱仪、透射电镜测定金纳米颗粒的聚集情况、聚集程度和反应时间的依赖关系以及聚集体的稳定性;（3）通过MTT法验证不同材料对小鼠胚胎成纤维细胞3T3和小鼠乳腺癌细胞4T1的毒性;（4）通过暗场显微镜观察不同组金纳米材料与4T1细胞共孵育后,在细胞中的滞留效应;（5）通过细胞电镜观察不同组金纳米颗粒在4T1细胞内的聚集情况;（6）通过MTT法、Live/Dead实验和细胞凋亡实验分别考察不同组金纳米颗粒在4T1细胞内交联与未交联后的光热毒性;（7）对比考察不同组金纳米颗粒在荷有4T1肿瘤小鼠体内的光声成像;（8）对比考察不同组金纳米颗粒在荷有4T1肿瘤小鼠体内的光热治疗效果,通过不同处理后肿瘤的体积变化、生存率、转移情况和组织切片分析对光热杀伤肿瘤效果进行评价。研究结果:通过体外研究发现,实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu,在模拟微环境刺激下,随反应时间的延长,会发生不同程度的聚集,并存在一定的时间依赖性。当发生聚集后,聚集体的光热转换效率显著提高且具有强烈的光声信号。细胞实验发现,金纳米颗粒的细胞毒性很小,具有良好的生物相容性。加入不同组纳米颗粒后,实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu在4T1肿瘤细胞中滞留时间明显延长,电镜观察发现存在明显的金聚集,808 nm照射后,聚集体会产生较强的光热效应。随后在小鼠体内利用金纳米颗粒子在肿瘤微环境响应聚集开展了肿瘤的光声成像和光热治疗研究,通过TEM可以观察到肿瘤组织内实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu摄取量显著提高,有明显的金纳米聚集现象,能够进行光声成像,在808 nm激光的照射下,还可对肿瘤进行光热消融。结论:实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu在肿瘤微环境高浓度H2O2的作用下,产生内源性化学发光触发金纳米颗粒选择性在肿瘤病灶聚集,不仅提高了金纳米颗粒在肿瘤的积聚量和滞留时间,还有利于开展肿瘤的光声成像和光热治疗研究这为实现肿瘤的精准诊疗提供了新策略。