纳米生物技术的发展有力推动了各种纳米材料在生物医学领域的应用研究进展。其中,荧光硅纳米颗粒(silicon nanoparticles,SiNPs)具备强且稳定的荧光性能、良好的表面可修饰性和优异的生物相容性,因此被广泛应用于生物成像、传感及疾病治疗等领域。本篇论文立足于构建多功能硅纳米颗粒探针,着重探索其在细菌检测、抗菌以及肿瘤治疗领域的应用。每章具体内容如下:第一章:简要阐述了近年来纳米材料在细菌检测和抗菌以及肿瘤治疗领域的应用发展,并对细菌介导肿瘤治疗的兴起和发展做了简单介绍。概述了硅纳米材料及其在生物医学领域的研究现状。重点分析了荧光硅纳米颗粒在细菌检测和抗菌及肿瘤治疗领域的应用进展。在此基础上,阐述了本文的研究意义及主要研究内容。第二章:我们将葡萄糖多聚物分子和二氢卟吩e6分子修饰到荧光硅纳米颗粒表面,构建了可同时用于革兰氏阳性菌和阴性菌检测及光动力治疗的多功能荧光硅纳米颗粒探针。该探针可通过细菌细胞膜上的ATP结合盒式转运通道(ATP-binding cassette transporter,ABC)进入细菌内部,利用荧光硅纳米颗粒和二氢卟吩e6分子的双发射荧光信号可在活体水平检测到低至105 CFU的细菌。构建的探针在660-nm激光照射下产生单线态氧杀死细菌,可用于细菌感染炎症治疗,并具有较高的抗菌效率(例如,对金黄色葡萄球菌抗菌效率可达98%;对绿脓杆菌抗菌效率可达96%)。第三章:我们设计了一种新型“纳米-基因工程菌”杂合体系,可用于光诱导程序性肿瘤治疗研究。具体来讲,一方面构建了可在特定温度(42℃)下表达肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor α,TNF-α)的大肠杆菌工程菌;另一方面合成了可靶向进入细菌内部且具备光热效应的多功能硅纳米颗粒探针。大肠杆菌可自动靶向并滞留在肿瘤部位,在活体注射7天时在肿瘤部位的细菌量达到峰值为4.6×107 CFU/g,此时肿瘤/肝脏细菌量比为7300:1。构建的多功能硅纳米颗粒探针可通过靶向进入瘤内细菌内部而滞留在肿瘤部位,借助其在体外近红外激光照射下产生的光热效应,可升高肿瘤患处温度以激发工程菌表达TNF-α因子杀死癌细胞抑制肿瘤生长,提升肿瘤治疗效率。第四章:我们首先对全文主要研究内容进行了总结,接着分析了本篇论文的创新点以及现存的不足点,最后针对本文存在的局限提出了改进方案。综上所述,本文发展了具备优异荧光性能和良好生物相容性的多功能硅纳米颗粒探针,将其分别用于细菌检测、抗菌和肿瘤治疗。该研究成果对推动荧光硅纳米颗粒在生物医学领域的应用具有较为重要的科学价值。