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卟啉类光敏剂具有生物相容性良好、易于后修饰的优点,一直是研究最为广泛的光疗材料。但卟啉分子大π键共轭结构,在水溶液等生理环境下极易聚集、沉淀,难以有效蓄积到肿瘤病灶部位,大大降低其疗效。设计合成生物相容性好、可降解的纳米载体材料是解决上述难点的有效途径之一。金属-有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)和多孔有机高分子(Porous organic polymers,POPs),因其特有的结构周期有序性、丰富的孔穴结构以及良好的生物相容性,成为一类极具发展潜力的新型药物载体材料,近年来被用于肿瘤治疗和生物成像领域。为解决卟啉聚集和自淬灭导致的难溶解和光化学性能欠佳的突出问题,本论文采取多种合成路线制备了一系列新型卟啉基纳米多孔复合材料和纳米组装体,显著改善了卟啉的分散性和光理化性能,明确了卟啉分子在多孔框架结构中的空间分布与光活性之间的关联,以及不同类型的多孔材料形成的界面对卟啉基纳米多孔复合材料光活性的影响,最终应用于肿瘤的光疗和相关的光热、光声和CT成像。具体内容如下:(1)通过自模板策略设计和制备了光活性的MOF@POP纳米复合材料(UNM)。这种核-壳纳米粒子的粒径、形貌和结构组成可以通过调控UiO-AM模板MOF纳米晶的相关性质以及控制POP组成单元的进料比来实现。最终制备的UNM多孔复合纳米粒子保持与UiO-AM模板类似的结晶性和孔道特性以及良好的分散性。较单纯的POP相比,更容易被细胞摄取。在光激活下,能够有效地产生ROS,实现光动力诱导癌细胞凋亡。(2)通过多组分策略将具有光活性的二氢卟吩配体引入到Hf-UiO-66原型结构中,而不改变拓扑结构,制备具有较高光稳定性和良好的生物相容性的TCPC-UiO纳米晶。引入的TCPC分子在多孔结构中是空间无序分布,光物理化学性能测试表明所制备的TCPC-UiO纳米晶具有光热效应占主导的光疗活性,能够有效克服乏氧的肿瘤微环境对光动力的抑制。此外,Hf元素通过重原子效应增强了材料的光子利用效率,从而增强了光疗的性能,并且还赋予材料CT成像功能。较高的光热转换效率赋予了 TCPC-UiO光热/光声成像的功能。体内实验证明:TCPC-UiO对H22荷瘤小鼠的肿瘤抑制率高达90%。(3)以Hf-UiO-AM MOF纳米晶为模板,成功整合了 MOF和二氢卟吩构建的POP,经PEG修饰后,制备了一种多功能的HUC-PEG纳米复合材料。与卟啉相比,在最低能量Q带处,二氢卟吩的摩尔消光系数显著增加,极大地提高了材料的光捕获能力,从而保证了在激光照射下,更多ROS和热的产生。HUC-PEG纳米复合材料具有“0+1>1”的效果,无光活性Hf-UiO-AM中的Hf元素的重原子效应与POPs中的TAPC之间的界面效应同时显著增强了其光动力和光热性能,超过40%的光热转化率赋予材料良好的光热成像能力。PEG改性后,HUC-PEG的生理稳定性和生物相容性大大提升,呈现出网格蛋白介导的细胞内吞方式。体内实验表明,HUC-PEG具有优异的抗肿瘤效果以及良好的生物安全性。(4)利用共价偶联的方法首先合成了二硫键连接的卟吩二聚体,经自组装后制备其相应的纳米粒。所合成的二氢卟吩二聚体纳米粒在水中非常稳定,与对应的卟啉二聚体材料相比,具有更强的吸光度,从而产生更多的ROS和热能,进一步用于光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT)。体内研究表明,通过联合PDT和PTT,能够有效抑制荷瘤小鼠的肿瘤生长。此外,二氢卟吩二聚体纳米粒还具有光热/光声成像(PA)的能力,可用于指导和监测肿瘤治疗过程。