本研究包括两个部分:一是新型细胞死亡小分子PET探针的开发及其初步的应用评价。二是肿瘤多靶向量子点纳米分子探针的构建及初步的应用研究。　　 第一部分:抗肿瘤药物诱导肿瘤细胞实现细胞凋亡是肿瘤治疗的主要机制，对细胞凋亡/死亡实现快速而准确检测将有助于临床进行恶性肿瘤放化疗敏感性、耐药性和疗效的监测评价。本研究以早期凋亡细胞的磷脂酰丝氨酸(PS)和细胞内游离的Zn2+为靶点，设计、合成了荧光素和正电子核素标记分子DPA类和Cyclen类（及其Zn2+结合物）小分子类化合物。通过使用药物诱导的细胞凋亡模型和多重染色抑制实验，在靶向死亡细胞方面证实了荧光素标记的小分子DPA类化合物（Dansyl-DPA2和Dansyl-DPAZn2）与荧光素标记的AnnexinV（FITC-AnnexinV）具有相同的细胞结合特性，通过与PI双染色也能够成为一种新的体外检测细胞凋亡荧光探针。同时经过对比Dansyl-DPA2和Dansyl-DPAZn2与模型细胞结合的荧光度，证实Zn离子对于DPA类小分子化合物与死亡细胞结合的重要性。另外，18F-FB-AnnexinV和11C-CycleneZn2体外细胞摄取实验表明，12C-CycleneZn2也能够靶向磷脂酰丝氨酸，11C-CycleneZn2对死亡细胞具有特异性结合作用。使用无菌型炎症和抗肿瘤化疗诱导细胞死亡小鼠模型活体PET显像表明，正电子核素标记的18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2具有与18F-FB-AnnexinV相类似的显像特性，对于炎症和化疗后的肿瘤均具有明显的放射性积聚，其中18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2对于化疗后的肿瘤具有优于18F-FDG的敏感性。此外，18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2在正常小鼠体内的生物分布结果显示:这两种小分子探针都具有较快的血清除，主要经过肾脏排出体外，同时都还具有较高的肝和肠道摄取，在显像腹部脏器时具有一定的劣势，有待于对分子分针的进一步结构改造，以改善其在体内的药代动力学特性。同时经过对比18F-FB-DPA2和18F-FB-DPAZn2(及11C-Cyclene2和11C-CycleneZn2)在生物分布和肿瘤模型的PET显像结果表明分子结构中的Zn2+对于分子探针在体内的药代动力学特征和肿瘤内的摄取情况都有明显影响，结合细胞实验表明Zn2+对于该类小分子探针与PS的有效结合的必要性。　　 第二部分:随着分子影像学进一步的深入研究，多个单一靶点显像剂的联合应用或作用于多个靶标分子的“多靶点”分子探针在疾病诊疗中将起到重要作用。鉴于肿瘤细胞同时具有多个特异性的靶点的特点，本研究通过对量子点QD单次修饰杂交多肽构建了新型多靶向量子点纳米分子探针(QD-RGD-BBN)。使用高表达有整合素受体(αvβ3)和胃泌素释放肽受体(GRPR)的前列腺癌细胞PC-3进行体外细胞结合研究，通过激光共聚焦显微镜观察到QD-RGD-BBN能够有效与细胞结合，而QD705不能与细胞有效结合;同时结合抑制实验发现RGD或BBN未能有效抑制QD-RGD-BBN与细胞的结合，杂交肽NH2-RGD-BBN为抑制剂时QD-RGD-BBN与细胞的结合被有效抑制。使用PC-3皮下种植瘤小鼠模型进行活体内光学成像，QD-RGD-BBN在肿瘤处具有特异性浓聚，QD705没有肿瘤靶向性，且这两种量子点分子探针经静脉注射后逐渐浓聚于肝脏，且离体组织的光学显像表明在胰腺和骨髓处也可见明显的光学信号浓聚，因此该类量子点分子探针主要是经过网内皮系统代谢。本研究制备的多靶向量子点纳米分子探针作为新型光学探针可用于多种表达有整合素受体(αvβ3)和胃泌素释放肽受体(GRPR)的肿瘤的活体内成像，同时所采用的单次修饰完成多靶向量子点分子探针构建的方法为构建新的靶向其他靶点的量子点分子探针提供了方法学指导。