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癌症是严重威胁人类健康和社会发展的重大疾病,近年来五年生存率没有明显提升。如何实现癌症的精准诊断与治疗已经成为目前亟待解决的问题。诊疗一体化(Theranostics),是一种将诊断与治疗相结合的策略,能够直接满足个体化治疗的要求,对提高癌症的治愈率具有十分重要的意义。然而目前的诊疗一体化试剂大多存在肿瘤处富集量低,滞留时间短、特异性差等不足,极大地限制了他们在生物医学领域的应用。针对上述问题,本论文以纳米金为主要结构单元,融合了多种策略的优势,构建了一种肿瘤微环境响应的原位自组装纳米诊疗剂。由于金纳米颗粒表面修饰了两种带不同电荷的配体,使得该诊疗剂的表面性质与尺寸能够在不同阶段得到有效调控。在血液循环中,诊疗剂能够以电中性小尺寸形式存在,延长了其血液循环时间,有利于诊疗剂在肿瘤处的富集。而一旦到达肿瘤部位,诊疗剂表面的两种配体在肿瘤微环境低pH的条件下发生静电相互作用,通过原位自组装形成正电荷大尺寸的粒子,能够更有效地利用实体瘤特有的增强渗透性和保留效应(Enhanced Permeability and Retention Effect,EPR)实现诊疗剂在肿瘤部位的高保留和高累积,为随后进行的光声成像诊断以及成像引导的光热治疗提供了必要的保证。具体研究内容如下:(1)设计、合成了一系列不同尺寸的金纳米颗粒,并选择两种带不同电荷的配体对其表面进行修饰,通过紫外吸收光谱、透射电镜、动态光散射等对上述粒子的物理、化学性质进行了表征。我们进一步通过体外实验,分别探究了不同尺寸纳米粒子的pH响应性能以及表面配体比例对pH响应性能的影响,并综合考虑纳米粒子的尺寸、pH响应范围以及等离子体耦合效应等因素,从中优选出构建肿瘤微酸性环境响应型纳米诊疗剂的最佳条件。最终以15 nm的金纳米颗粒为骨架,构建了一种肿瘤微环境响应的原位自组装纳米金诊疗剂(Self-assembled Au Nanoparticle,SAAN)。(2)原位自组装纳金诊疗剂SAAN光声成像和光热治疗的体外性能探究。我们首先通过仿体实验对诊疗剂的光声成像性能进行了评价。与在正常pH条件下得到的结果相比,SAAN的光声信号在pH=6.5的条件下得到明显增强,极大地提高了光声成像的信噪比。接着我们在溶液及细胞水平上考查了SAAN对肿瘤细胞的光热治疗效果。和我们预想的一样,SAAN在pH=6.5时发生原位自组装,由于距离减小,使得SAAN的表面等离子体耦合作用增强,从而显著提高了其光热转换能力。这种对肿瘤微酸环境进行响应的“OFF-ON”型设计,不仅有利于提高SAAN的光声成像对比度,而且能够显著增强其光热治疗效果。(3)原位自组装纳金诊疗剂SAAN在体水平上用于肿瘤光声成像引导光热治疗的研究。SAAN纳米诊疗剂通过尾静脉注射至小鼠体内,与pH惰性的Au-PEG探针相比,诊疗剂在体光声信号提高17倍之多,且成像时间极大提高,可实现肿瘤的精准可视化成像。在光声成像的指导下,808 nm激光的照射,相比Au-PEG探针,肿瘤部位温度提升至56℃,能有效地杀死肿瘤细胞,且不会复发,可减少正常组织损伤达到对肿瘤特异性治疗的目的。利用SAAN纳米诊疗剂可实现肿瘤精准光声成像引导的有效光热治疗。