肿瘤免疫治疗是利用宿主自身的免疫系统来对抗肿瘤的一种治疗方式。在最近十年里,肿瘤免疫治疗取得了一系列重大突破,成为了当今最令人关注的一种癌症治疗方式。在所有免疫治疗方法中,免疫检查点阻断疗法（immune checkpoint blockade,ICB）和嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T cell,CAR-T）疗法被认为是最具代表性和影响力的免疫疗法,也在临床应用中取得了重要的突破性进展。尽管肿瘤免疫治疗的前途光明,然而我们距离真正治愈癌症还有很长的一段距离。下个阶段的目标是提高免疫治疗的临床响应率并降低毒副作用,因此有针对性地设计联合治疗策略是未来的一个重要发展方向。在本博士论文中,我们基于创新的生物材料,较为系统地研究了多种局部肿瘤治疗及其介导的免疫治疗新策略。在前期的研究中,我们基于纳米生物技术开发了一系列用于局部增效肿瘤内放射治疗的一体化平台,并且在放射性同位素的体内递送和增敏上取得了一些原创性成果。在后续的工作中,我们进一步探索了多种基于生物材料的局部肿瘤治疗介导的免疫应答效应,并发展了局部肿瘤治疗介导免疫治疗的创新策略。主要研究成果概括如下:第一章:简要综述了现有癌症治疗方式特别是肿瘤免疫治疗的研究进展,着重阐明本博士论文的选题依据和研究内容。第二章:铼188标记的片层状硫化钨纳米材料用于光热增效内放射治疗。通过一种无螯合剂的标记方式,我们在片层状硫化钨纳米材料上实现了放射性同位素铼188高效稳定的标记。随后,我们第一次提出了一种自我增敏的机制,证明了钨原子在吸收了铼188发射的伽马射线后能够产生二次带电粒子从而增强放射性引起的细胞损伤。最后,我们在活体水平实现了光热联合内放射治疗,在较低的放射性剂量下获得了显著的治疗效果。第三章:纳米配位聚合物用于无治疗性同位素的递送和增敏实现高效低毒的内放疗。我们采用一锅法制备了由重金属元素铪元素（Hf）和螯合剂（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）组成的纳米配位聚合物。凭借TCPP的螯合能力,我们合成的纳米材料能够被轻易地标记上锝99(^99mTc)。有趣的是,基于前一项研究提出的机制,重金属元素铪能够赋予诊断型同位素杀死癌细胞的治疗能力。得益于出色的肿瘤富集能力,^99mTc-Hf-TCPP纳米颗粒不论是通过局部给药还是系统给药,都能在适中的剂量下取得优异的治疗效果。第四章:基于可注射水凝胶的局部内放疗联合全身免疫检查点阻断疗法。通过简单的混合,我们得到了含有放射性碘131标记的过氧化氢酶海藻酸钠（ALG）组合物。在注射后,海藻酸钠溶液在内源性钙离子存在下能够快速形成三维交联网状结构,将放射性药物固定在肿瘤内部。通过局部注射,我们的海藻酸钠组合物能够在小鼠肿瘤模型、兔肿瘤模型甚至是人源异种移植模型上实现高效低毒的局部内放疗。通过进一步引入免疫调节剂Cp G寡核苷酸并联用免疫检查点阻断疗法,我们的策略不仅能有效地消除原位实体瘤,而且能抑制转移瘤并预防肿瘤的复发。我们提出的这种通过局部治疗来实现全身治疗反应的内放射免疫疗法或许有成为新一代的癌症治疗方式的潜力。第五章:基于铁纳米颗粒的局部磁热治疗联合全身免疫检查点阻断疗法。通过化学还原法制备了金属铁纳米颗粒并采用多巴胺聚乙二醇共聚物进行修饰。聚合物修饰的铁纳米颗粒具有良好的水分散性并可以通过冻干粉的形式保存使用。相比于传统的氧化铁纳米材料,我们制备的聚合物修饰的铁纳米颗粒具备超高的磁饱和强度和磁热转换效率。无论是经局部注射还是经磁靶向的静脉注射,铁纳米颗粒都能在低功率交变磁场下实现高效的磁热消融。我们进一步阐明局部注射联用免疫佐剂和检查点阻断疗法能产生全身性治疗反应抑制转移的肿瘤。该工作不仅展现了铁纳米颗粒作为高效磁热试剂的潜力,而且第一次报道了局部磁热联合免疫治疗的前景。第六章:局部化疗联合免疫“鸡尾酒”疗法。我们报告了一种“鸡尾酒”的化疗免疫治疗策略,将诱导免疫原性细胞死亡（ICD）的化疗药物和免疫佐剂与海藻酸钠混合制备用于局部化疗免疫治疗。化疗引起局部癌细胞免疫原性死亡后,在免疫佐剂的帮助下能够激活强大的肿瘤特异性免疫反应。在进一步联用检查点阻断剂后,这种鸡尾酒疗法能够在多种具有挑战性的肿瘤模型上引起有效的全身性免疫反应,从而摧毁局部实体瘤,抑制转移瘤并且预防肿瘤的复发。所有组分都已被批准应用于临床,该策略具备极大的临床转化价值。总之,本论文发展了一系列基于生物材料的局部肿瘤治疗及其介导的免疫治疗策略,较为系统地研究了多种局部治疗策略介导的远端抗肿瘤免疫效应以及进一步联合免疫治疗的潜力。相关成果的产业转化与临床转化工作正在稳步推进。