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癌症作为21世纪威胁人类健康和生命的最严重的疾病之一,实现癌症的早期诊断和有效治疗一直是癌症医学研究的焦点问题。一方面,荧光成像在细胞水平上具有很高的灵敏度和分辨率,被认为是一种有效的诊断方法。另一方面,光动力学治疗(PDT)和光热治疗(PTT)是微创肿瘤治疗方法,和传统的其他肿瘤治疗方法相比,比如化疗和放疗,PDT和PTT显示出副作用小、选择性高、治疗费用低等优点。因此,发展生物相容性好、靶向性好、光学特性优良、治疗效果好的功能化纳米材料对肿瘤细胞进行成像诊断和治疗,是我们要努力的方向。与传统的有机染料相比,水溶性金纳米团簇(AuNCs)由于具有优异的生物相容性、毒性低、超小的粒径和荧光强等优点成为新一代热门的诊疗试剂。本论文针对这一前沿研究方向,围绕水溶性AuNCs展开以下工作:1、首先采用一步法合成由谷胱甘肽(GSH)保护的水溶性的具有高度荧光性能的AuNCs,通过配体交换法进一步合成同时含有线粒体靶向配体分子(4-巯基丁烷三苯基溴化膦,MTPB)和GSH保护的AuNCs。通过核磁氢谱(1HNMR)和电喷雾电离质谱(ESI-MS)测试得出,这两种团簇的分子式分别为Au18SG14和Au18SG12MTPB2。通过细胞荧光成像实验发现,Au18SG14纳米团簇倾向于积累在细胞溶酶体部位,而Au18SG12MTPB2纳米团簇倾向于积累在线粒体部位,表明纳米团簇可通过配体的交换来实现细胞器的靶向转换。通过单线态氧(1O2)检测实验发现,在638nm的光照下两种团簇均可以明显产生一定数量的1O2，但是Au18SG12MTPB2纳米团簇产生1O2的效率要稍低于Au18SG14,可能是因为被替换掉两个-SG分子的结果。通过细胞毒性实验发现,虽然Au18SG12MTPB2纳米团簇的光动力效果不如Au18SG14纳米团簇的光动力效果显著,但是他们对细胞的杀伤效果却差不多,表明细胞内部线粒体的凋亡对细胞的影响比溶酶体的凋亡对其的影响更大。2、首先采用双相法合成具有双层介孔孔道的硅纳米球(TMS),在其表面修饰上氨基以后,然后将上一章工作中合成的水溶性AuNCs通过静电吸附作用装载进入TMS内部,进一步通过酰胺反应包裹上明胶壳,接枝上靶向分子叶酸(FA)得到最终复合物——AuNCs@GTMS-FA。通过研究发现,AuNCs装载进入TMS后,其光稳定性得到很大的提升。通过荧光光谱分析表明AuNCs@GTMS-FA的荧光强度也有所提升,是单独AuNCs的3.3倍。在一定的光照下,该复合物不仅具有一定的光动力效果,还具备一定的光热转换的能力。经过808nm激光的9min的光照后,AuNCs@GTMS-FA分散液的温度能从起始温度22.6℃升高到43.7℃。细胞毒性实验表明,AuNCs@GTMS-FA复合物具有很好的生物相容性,能够特异性地靶向到癌细胞,在光照下做到对癌细胞选择性协同PDT/PTT杀伤效果同时减少对正常细胞的伤害。通过共聚焦荧光成像实验发现,AuNCs@GTMS-FA复合物在细胞内部的荧光稳定性比AuNCs要好得多,表明AuNCs@GTMS-FA复合物具有更好的荧光成像能力。3、采用一步法合成透明质酸(HA)功能化的金纳米团簇(HG-AuNCs),然后进一步与氧化石墨烯(GO)复合得到最终产物——HG-AuNCs/GO。该复合物由于HA的存在可以特异性被某些肿瘤细胞表面的活化态CD44识别起到靶向运输的作用。HG-AuNCs与GO复合后,HG-AuNCs的荧光性质和产生]02的能力会受到抑制,但是在细胞内透明质酸酶的作用下,HG-AuNCs会从GO表面释放出来,相应的性质也得以恢复。通过共聚焦荧光成像实验我们发现,不同癌细胞表面具有不同的CD44表达水平,其中A549细胞的CD44表达水平最高,因此A549细胞的荧光成像效果也最好。通过细胞毒性试验和活死细胞双染色实验我们发现HG-AuNCs与GO的复合能起到显著的对癌细胞的协同光动力和光热杀伤效果。