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癌症的发病率正在逐年增加,已成为全球主要的公共卫生问题。癌症的治疗方式包括传统开放式手术、放疗、化疗和免疫疗法,但这些治疗方法引起的创伤、毒性和耐药等副作用,使得寻求更好的微创/无创诊疗方式、对肿瘤患者的治疗意义重大。随着纳米技术的快速发展,肿瘤诊疗一体化得到了广泛的关注。其中,基于纳米材料的多模式显像和肿瘤的物理治疗方法受到极大关注。作为治疗肿瘤的一种有效方式,热疗通过物理能量（如光、超声、微波、射频等）使肿瘤区域达到有效治疗温度并维持一定时间,利用正常组织和肿瘤细胞对温度耐受能力的差异来达到治疗效果,是目前继手术、放疗、化疗和免疫疗法之后的第五大疗法。普鲁士蓝（PB）是美国FDA批准的用于临床上治疗铊等放射性元素中毒的解毒剂,具有良好的生物相容性和安全性。PB纳米粒具有磁性能、光热转换性能等,使其在生物医药领域具有潜在的应用价值。本论文主要研究了PB纳米粒的可控合成及其在肿瘤多模式显像和热疗中的应用。首先,通过调整原料配比、工艺流程等,优化PB纳米粒的合成方法,筛选出合适的PB纳米粒。接着,利用PB纳米粒的磁性能和光热转换性能,研究了其在肿瘤核磁共振成像（MRI）/光声成像（PA）双模式成像和光热治疗的效果,为肿瘤的显像和治疗提供科学基础。然后通过“缺陷选择刻蚀法”对PB纳米粒进行孔径和结构的设计。最后,探讨其作为药物传递系统在聚焦超声增效治疗中的应用。主要研究内容和结论总结如下:（1）研究背景与目的:普鲁士蓝纳米粒具有磁性能、光热转换性能,使其在生物医药领域具有潜在的应用价值。通过静脉注射入体内发挥效果,必须要求纳米粒在生理环境中保持稳定。目前解决这一问题的策略主要是通过层层包覆或者后修饰方法,使PB在生理环境中保持良好的稳定性。但是这些策略存在着流程复杂、难以大量制备等缺点,阻碍了PB的进一步临床转化应用。针对以上问题,本章工作提出“一锅法”制备性能可控、稳定的PB纳米粒。方法:通过研究其合成原料配比、制备条件等影响因素,进一步对其进行表征;并验证该方法批量合成的优势。继而通过体外和体内实验验证其多模式显像和光热成像性能。结果:最终获得尺寸为70nm、在生理环境中高度稳定、性能可控的PB纳米粒。该策略可实现大量制备PB纳米粒。所制备的PB纳米粒在生理环境中可稳定存在至少90天,在各种环境（不同温度、不同pH）中可保持性能稳定,易于保存,有利于其临床转化应用。接着,研究了其在小鼠体内的毒性,结果表明PB纳米粒注射入小鼠体内90天,对小鼠的血液、脏器等未引起明显的损伤以及系统毒性,适合通过静脉注射应用于生物医药领域。PB纳米粒在近红外区域（600-900 nm）有强吸收,具有优异的光热转换性能(摩尔消光系数为4.7×1010 M-1cm-1)和高光热转换效率（η为36.4%）以及光热稳定性。作为示范的例子,本章还研究了PB纳米粒对肿瘤的MRI/PA双模式显像和光热治疗。结果表明PB的纵向弛豫速率值为r1=0.1665mM-1S-1,横向弛豫速率值为r2=0.2699 mM-1S-1,可作为T1造影剂。加上其在近红外区域的强吸收,该PB纳米粒可实现对肿瘤双模式MR/PA成像,同时引导PTT治疗肿瘤。结论:本章工作用简单有效的一锅法成功解决了PB纳米粒在生理环境中分散稳定性,有望推动PB纳米粒作为诊疗一体化平台在生物医药领域的应用。（2）研究背景与目的:高强度聚焦超声（HIFU）增效剂可以有效解决其高功率及长时间的消融对声通道上正常组织造成潜在的损伤等问题。但是目前的HIFU增效剂都需要外部的激发产生气泡进而对肿瘤进行超声成像以及HIFU增效治疗,无法在HIFU治疗前实现对肿瘤的超声成像诊断和定位,以及满足多次辐照持续增效等要求,造成对肿瘤的诊疗效率低。针对这一问题,在前一章工作的基础上,本章工作创新性地提出了“缺陷选择刻蚀法”对普鲁士蓝纳米粒的孔径进行调控,成功地解决了生物大分子药物在体内输运过程中容易被降解等问题,同时也赋予了PB纳米粒更多的生物医学应用。方法:首先,研究“缺陷选择刻蚀法”的影响因素,探讨构建大孔PB的条件;并负载酶对其体外和体内催化性能和超声显像性能进行验证;最后利用研究HIFU体外和体内增效实验。结果:成功制备了孔径可控的PB纳米粒。通过优化筛选出高度分散、稳定性好的、孔径为3.015.0 nm、粒径约65 nm左右的大孔普鲁士蓝纳米粒（mPBs）,该mPBs纳米粒具有高的比表面积(70 m2g-1)、大孔径,实现了对生物大分子药物的负载和保护,其中对过氧化氢酶（CAT）载药量为163μg/mg,封装效率达74%。接着,通过将负载了CAT的mPBs（CAT@mPB）静脉输运到肿瘤部位,利用CAT催化肿瘤部位的过氧化氢（H2O2）原位产生氧气,实现增强超声显像,以及聚焦超声增效治疗肝癌。结果显示,CAT@mPB纳米粒在体外可与低浓度H2O2反应产生大量的氧气,氧气可以作为一种良好的造影剂,增强体内外超声成像。此外,溶血试验和体内外毒性试验表明了CAT@mPB纳米粒具有良好的生物安全性。体内外HIFU消融实验观察到CAT@mPB可作为药物输送载体,在肿瘤原位增强超声显像,实现原位超声成像引导HIFU增效肿瘤。结论:该策略通过催化肿瘤微环境中过高浓度的H2O2分解原位产生氧气,不仅在治疗前实现了对肿瘤的超声显像与定位,而且可以引导后续的多次HIFU增效,有望解决HIFU增效剂存在的问题,提高HIFU对肿瘤的诊疗效率。