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光动力学治疗（Photodynamic therapy,PDT）是指一束光照射光敏剂,光敏剂分子吸收能量并把能量传递给周围的氧气,使其变成单线态氧并用于癌症治疗的手段。PDT以毒副作用小、实施方便、局部选择性好以及无需手术减轻病人痛苦而受到人们的青睐。PDT由光敏剂、光照和氧气三要素构成,光敏剂在其中扮演着最重要的角色,光敏剂性能的好坏直接影响光动力学治疗的效果。由大π共轭环状结构构成的光敏剂应用于光动力学治疗已经取得了丰硕的成果,但是光敏剂分子因为疏水π-π相互作用而容易在水相环境中聚集,导致光敏剂激发态被猝灭,削弱了其敏化氧气生成单线态氧的能力进而降低了整体的光动力治疗效果。本文从提高光敏剂单线态氧效率出发,通过合理的结构设计制备出三维立体的笼形倍半硅氧烷（Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane,POSS）精确化学杂化的吡咯连甲川类光敏剂（卟啉和氟硼二吡咯甲川）,有效抑制了光敏剂堆积导致的激发态猝灭。然后通过在含有多个反应活性位点的三维立体刚性倍半硅氧烷上引入各种功能的官能团如生物相容性好的PEG链,得到几种单线态氧生成效率高的水溶性光敏剂材料并进一步应用于光动力学治疗研究。具体可分为以下三部分:1、通过巧妙地化学反应设计,借助连续两步点击反应合成得到聚乙二醇(PEG5000)修饰的以四苯基卟啉（THPP）光敏剂为内核,POSS化学杂化的新一代有机-无机杂化光敏剂Porphyrin-POSS-PEG5000(PPP5000),使用UV-vis吸收、荧光发射以及1O2指示剂ABDA吸收强度的变化等手段并对其光学性质进行了研究。与具有相同卟啉内核的THPP相比,PPP5000显示出更好的水溶性（40 mg/mL）、单线态氧产率和光稳定性。肿瘤细胞以及小动物活体实验均表明PPP5000具有良好的PDT性能和几乎可忽略的细胞暗毒性,且PDT效果优于商品化卟啉THPP。2、把POSS杂化卟啉（Porphyrin-POSS）与正电荷的寡聚电解质（OPVE）通过Heck偶联反应得到Porphyrin-POSS-OPVE（PPO）。POSS作为桥梁把季铵盐阳离子和卟啉光动力两种抗菌模式结合在一个化合物中,更重要的是,具有光捕获天线效应的寡聚电解质可以把能量转移给卟啉,更进一步提高了单线氧效率,从而使得PPO具有极高抗菌效率。此外,带有碳六烷基链季铵阳离子的OPVE能够插入细胞膜当中,这有利于细胞膜的解离以及1O2在细菌内的扩散。抗菌实验结果表明,在白光（400-700 nm）照射功率和剂量为6 mW·cm-2和1.8J·cm-2下,PPO对E.coli有超过99.9%的抗菌效果,同时在这个光照剂量下500 nM的PPO可以对99.9%的S.aureus有抑制作用。此外,使用共聚焦显微镜、Zeta电位、扫描电子显微镜等表征手段对PPO的抗菌机理做了研究,并解释了PPO抗菌性能优异的原因。3、由于近红外光吸收具有很小的自荧光背景干扰、深的组织穿透能力以及更小的组织光损伤,基于稠环噻吩并吡咯单元可通过扩展体系内的平面π共轭显著地红移BODIPY吸收光谱的特性,因此我们设计了一种噻吩连噻吩并吡咯结构的近红外吸收BODIPY（最大吸收在687 nm）,并进一步在此基础上偶联重原子溴得到Br-BODIPY光敏剂。通过CuAAC“点击”反应把POSS杂化到BODIPY中得到Br-BODIPY-POSS,并进一步修饰聚乙二醇(SH-PEG2000)从而保证了材料BBPP良好的水溶性、脂溶性。使用透射电子显微镜、动态光散射仪等仪器对他们在水溶液中形成的纳米颗粒形貌进行了表征,对BBPP和不含POSS的BBP光学性质进行了研究,并考察了1O2和热量产生,发现与BBPP在635 nm处具有同等吸收的BBP和BBPP光热性能是一致的(ηBBPP=ηBBP=30.2%),但是BBPP的光动力性能要更好(ФBBPP=0.405,ФBBP=0.175)。肿瘤细胞以及小动物活体实验均表明BBPP具有良好的肿瘤细胞杀伤性能和几乎可忽略的细胞暗毒性,且治疗效果要优于未杂化POSS的BODIPY光敏剂。