乏氧是绝大多数恶性肿瘤的固有特征之一，它可促使瘤内血管的不断生成、控制肿瘤的治疗耐受性及侵袭和转移性，是癌症难以治愈的重要原因之一，因此，如何高效“铲除”肿瘤内的乏氧细胞已成为癌症治疗研究的前沿热点。稀土上转换发光纳米颗粒(UCNPs)，由于具有稳定的上转换发光、可控的掺杂元素组分及其表面易功能化等优势，使得该类纳米材料的研究成为了生物医用稀土功能材料研究领域中的一个重要分支，且具有极大的临床应用潜力。本论文聚焦于实体肿瘤内普遍存在的乏氧组织，依据材料微结构的功能化设计，成功构建了几种基于UCNPs的多功能稀土纳米诊疗材料，实现了精准影像介导下的多功能协同增强的乏氧肿瘤高效治疗。具体研究内容包括以下几个方面:　　1.稀土纳米放疗增敏剂用于乏氧肿瘤高效治疗的研究　　采用高温热解法，成功制备了尺寸均一、分散性良好的稀土上转换发光纳米颗粒(UCNPs，NaYF4∶18％Yb3+/2％Er3+/1％Tm3+); UCNPs功能内核在980nm近红外光照射下，可以发射紫外光和可见光用于上转换发光影像;同时，UCNPs中高原子序数元素Yb赋予了UCNP放疗增敏功能，可用于肿瘤乏氧区X射线的放疗增敏作用。进一步采用反微乳液法和热水刻蚀法，最终得到基于UCNPs内核的空腔介孔SiO2纳米粒子-UCHMs;该结构中的空腔和介孔孔道可用于生物还原性化疗药物-替拉扎明(TPZ)的高效装载与输运，有效提高了TPZ在肿瘤乏氧区的富集浓度;生物还原性化疗药物TPZ不但对乏氧肿瘤细胞有极强的杀伤作用，同时具有显著的放疗X射线增敏功能，增强了X射线对乏氧细胞杀伤力。乏氧肿瘤细胞及荷瘤鼠实验结果表明，这类新型的乏氧放疗增敏策略高效地抑制了实体肿瘤的生长、侵袭和转移能力。　　2.光动力学增强型-生物还原性疗法用于实体肿瘤治疗的研究　　光动力学疗法(PDT)，作为一种需氧且耗氧的新型肿瘤治疗技术，其对实体瘤的治疗效果极为有限，且极易造成肿瘤组织的局部乏氧;生物还原性化疗药物TPZ，作为一种仅能在乏氧环境下才能发挥细胞毒性的化疗药物，恰可弥补PDT在实体瘤治疗过程中的不足;因此，借助于诊疗材料的结构设计，通过PDT消耗氧气加剧肿瘤病灶区微环境的乏氧程度，可望实现显著增强生物还原性药物TPZ的治疗效果。基于此，我们设计并制备了集UCNPs、光敏剂分子(PS)及生物还原性药物(TPZ)于一体的多功能诊疗剂TPZ-UC/PS;借助于高组织穿透深度的980nm近红外激发光，激活PS光敏剂分子，消耗氧气产生1O2;1O2破坏肿瘤微血管，加剧肿瘤组织微环境的乏氧程度，进而显著提升了介孔孔道中生物还原药物TPZ对乏氧肿瘤的杀伤力，实现了光动力/生物还原性化疗双模式高效协同治疗实体肿瘤的目的。　　3.线粒体主动靶向型光动力学疗法用于肿瘤高效治疗与荧光监测的研究　　光动力学疗法(PDT)对细胞的损伤是由活性氧(ROS)完成的。ROS的寿命较短（不高于3.5μs），自由程较小(不超过40nm)，光敏剂在细胞内的位置决定了光化学损伤的原始位点，是影响PDT效率的重要因素之一;线粒体作为胞内有氧呼吸的主要场所，是PDT作用的重要敏感靶标，如若能通过对诊疗材料的结构化设计，将PDT作用介入细胞内的线粒体，ROS对肿瘤细胞的杀伤效率会显著增强。基于此，我们设计了一种新型的诊疗体系，功能内核选用UCNPs;进一步，在其外表面均匀包裹一层厚度可控的含有光敏剂分子PS的实心氧化硅，得到了UCNPs@SiO2(PS)复合结构的纳米颗粒;最后，将线粒体靶向配体TPP修饰在UCNPs@SiO2(PS)表面，得到线粒体主动靶向型的纳米诊疗体系TPP-UC(PS)。TPP-UC(PS)到达线粒体后，980nm近红外激光可激发PDT作用，产生ROS并可直接作用于线粒体，破坏线粒体膜后，释放细胞凋亡因子-细胞色素c(cyt c);cyt c可激活肿瘤细胞的线粒体凋亡通路，诱发癌细胞的本征凋亡;同时，利用cyt c吸收光与UCNPs发射光间的相互作用，通过原位实时监测TPP-UC(PS)上转换发光强度的改变，用以监控cyt c浓度的变化，最终实现对肿瘤细胞凋亡过程的实时监控。