有机近红外荧光染料是一类能够发射650nm-900nm荧光的有机小分子。目前,有机近红外染料作为一种有前景的用于诊断和治疗肿瘤的成像/治疗试剂,已经引起人们极大的兴趣。近红外染料会吸收特定波长的近红外光从而达到激发单线态,部分激发单线态的能量会以较长波长的光的形式释放出来,称为荧光。因此,近红外光可以有效地用于在体肿瘤成像。而且,肿瘤靶向的近红外分子具有高度特异性,可以区分肿瘤组织和正常组织。此外,由于在近红外光谱范围内,器官组织的自发荧光较低,此外组织对近红外光的吸收较低,因此近红外荧光成像具有高敏感性,使背景干扰最小化,同时提高了组织穿透性。另外一部分激发态的能量可以通过电子振动松弛或者其他非辐射跃迁途径传递,转化为热。如果肿瘤组织内部热量产生的速率超过组织的散热速率,那么肿瘤组织的温度将会逐渐地上升。当温度升高到一定的阈值,就会对肿瘤细胞造成损伤,并引起肿瘤组织内部血管破坏。因此,近红外染料也可以用作光热治疗试剂。除了上面提到的两种能量传递途径外,激发态会通过系间窜越转移至一个具有较低能量的激发三线态。在这个激发三线态,近红外染料可以诱导活性物质产生,例如自由基或者单线态氧。它们会引起附近生物大分子的氧化反应并造成机体组织的损伤。这里,产生的单线态氧是组织损害的主要原因。因而,近红外染料也可以作为有效的光动力治疗试剂。此外,光化学内化技术是基于光动力治疗发展而来的一项技术,它通过特定波长的光激活位于目标细胞内涵体/溶酶体中的光敏剂,启动光化学反应,产生单线态氧,诱导内涵体/溶酶体膜的通透性增加,释放其中的治疗用小分子药物,蛋白或者寡核昔酸等。本论文主要包括下面三个方面的工作：(1)对具有代表性的疏水性有机近红外染料IR-780进行分子结构的改造,以增强其水溶性,并将其用于肿瘤的荧光成像和光热治疗。有报道IR-780可以用于体内荧光成像,但是其水中溶解度极低,限制了它的生物学应用的发展。为了增强其水中溶解度,我们在IR-780分子的一侧引入了亲水性的PEG2000,另一侧延长了疏水性的碳链(从3个C原子延长到16个碳原子)。所形成的PEG-IR-780-C13的一端亲水,一端疏水,使得其在水溶液中能自发的形成稳定的胶束。此外,我们所获得的PEG-IR-780-C13胶束在静脉注射之后,能够很好的蓄积到肿瘤组织,并且发出荧光,用于肿瘤的诊断。进一步的研究发现,肿瘤内蓄积的PEG-IR-780-C13胶束在近红外激光照射之后,产生的热量有效的抑制了肿瘤的生长。更为重要的是,三倍于治疗剂量的高剂量静脉注射并没有给健康小鼠带来明显的毒性。总之,PEG-IR-780-C13胶束是一个高效低毒的新型光热治疗试剂。(2)由于光敏剂的水溶性和肿瘤靶向性弱,光动力治疗的应用受到很大的限制。根据纳米技术的发展,目前光敏剂的一些缺陷得到了改善。然而,在实际应用中,还是存在一些问题,如肿瘤组织穿透性差,影响了基于纳米技术的光敏剂的进一步广泛应用。我们通过化学偶联的方式,获得粒径较小的纳米光敏剂,可以用于肿瘤的靶向治疗,并有效的穿透肿瘤组织。我们将具有肿瘤靶向功能的RGD环肽和光敏剂Chlorin e6 (Ce6)先后共价修饰到树枝状聚合物PAMA M,形成具有靶向能力的纳米偶联物RGD-P-Ce6。RGD-P-Ce6的粒径大约为28nm。与游离Ce6相比,RGD-P-Ce6具有更高的产生单线态氧的能力,并且RGD-P-Ce6进入肿瘤细胞的能力提高了16倍。由于粒径很小,RGD-P-Ce6能够有效的穿透进入肿瘤3D模型中,发挥高效的PDT治疗功效。(3)我们构建了聚酰胺-胺树枝状聚合物(polyamidoamine dendrimer (PAMAM))偶联物用于同时递送寡核苷酸和光敏剂到溶酶体。治疗用寡核苷酸,比如剪接转换反义寡核苷酸(splice switching oligonucleotides(SSOs)),在基因治疗领域有很大潜力。然而,SSOs难以有效的递送到肿瘤细胞质和细胞核导致其治疗进展缓慢。光化学内化(Photochemical internalization (PCI))通过光和光敏剂产生的单线态氧破坏溶酶体膜,是一种有效的溶酶体逃逸的手段。经过光照之后,可以观察到大量的寡核苷酸离开溶酶体,到达细胞质和细胞核。并且,光化学内化能够有效的提高反义寡核苷酸调控基因表达的能力。