生物材料与免疫治疗的联合应用受到广泛的关注,将生物材料应用于疫苗的递送系统,可以提高免疫原性,发挥较强的免疫治疗作用。如何通过新材料的开发和新技术的应用来提高疫苗的免疫效应,是免疫治疗领域一个重要的研究方向。多功能复合型疫苗递送系统对免疫系统的刺激作用更强,免疫佐剂以及其他治疗手段的加入,促进了抗原的快速和持续提呈,诱导强烈的抗肿瘤免疫反应。同时,肿瘤抗原的定位与分布、免疫佐剂的递送和迁移以及联合治疗过程中每种治疗过程都与治疗效果密切相关,对于肿瘤免疫治疗及其联合治疗,揭示疫苗递送及治疗过程至关重要。随着多光谱荧光影像技术的发展,荧光影像可视化疫苗递送系统及肿瘤免疫治疗研究在肿瘤精准治疗方面提供了较好的应用前景。本文研究了荧光影像可视化纳米疫苗递送系统及肿瘤免疫治疗,分别构建了复合OVA纳米疫苗、抗原和佐剂共负载纳米疫苗以及光热水凝胶负载纳米佐剂等三种递送系统,通过抗原缓慢持续释放、抗原与佐剂联合递送、光热联合免疫治疗,有效激发了免疫应答,增强其肿瘤治疗效果。通过多光谱荧光影像进行实时追踪,监测疫苗中各组分的定位和降解情况,实时监测纳米疫苗递送系统在肿瘤免疫治疗中发挥作用的过程。主要内容分为三部分:第一部分:研究了可视化复合OVA纳米疫苗促进免疫反应的作用,制备了鸡卵清白蛋白抗原(OVA)自交联纳米粒,并负载外层OVA抗原,形成复合型的纳米疫苗,内层抗原的纳米粒子通过自身交联携带丰富的抗原以维持免疫应答,而复合型纳米粒表面的外部抗原提供初始的抗原释放。内外层抗原的程序化递送诱导了快速提呈和持续提呈相结合的强烈免疫应答,树突状细胞(DCs)被有效地激活并成熟,刺激T细胞的活化,以产生较强的免疫应答。与单一的纳米粒相比,复合型的纳米疫苗诱导更强的抗原特异性免疫应答,产生较强的抗原特异性CD4+和CD8+T细胞反应、免疫记忆和CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)反应。通过多光谱荧光成像跟踪了内外层抗原的递送过程,分离内层和外层抗原的荧光信号,动态、实时地跟踪复合型纳米疫苗的递送过程,实现双层抗原的精准递送。第二部分:研究了可视化抗原和佐剂共负载纳米疫苗,基于抗原的纳米疫苗不需要额外的载体,通过抗原的自组装或自交联,提供了一种抗原与佐剂共负载纳米疫苗。以OVA纳米粒为基础,通过负载CpG佐剂,制备了一种用于肿瘤免疫治疗的抗原和佐剂共递送纳米疫苗。OVA纳米粒(ONPs)不仅可作为抗原诱导天然免疫和适应性免疫,而且可作为CpG的载体,不仅为免疫应答提供了足够的抗原,具有较高的抗原负载效率,而且能够促进细胞的有效摄取。体外和体内实验表明OVA纳米粒通过细胞内途径将CpG递送给免疫细胞,从而进一步增强了 CpG的免疫活性,能够诱导DCs成熟、T细胞活化和分泌干扰素-γ(IFN-Y),产生较强的肿瘤特异性免疫反应,并在小鼠淋巴瘤模型上表现出显著的抗肿瘤免疫治疗作用。此外,为了进行精准的疫苗递送,利用可视化的荧光成像方法实时监测了抗原和佐剂的共同释放过程,为肿瘤免疫治疗中抗原和佐剂的追踪提供了可视化的依据。第三部分:构建了 IR820水凝胶负载CpG自交联纳米粒的双重自荧光共递送系统来实现光热联合免疫治疗CpG自交联纳米粒与IR820水凝胶的结合,可使CpG和光热诱导的肿瘤抗原双重释放,进一步增强免疫治疗效果。水凝胶复合CpG纳米粒的联合治疗促进了 BMDCs的成熟,CD8+T细胞的活化与增殖,细胞因子IFN-γ和IL-2分泌水平升高,CTL特异性增加,从而激发了特异性抗肿瘤免疫反应。通过对肿瘤微环境中CD8+T细胞、DCs、Tregs和MDSC等免疫细胞进行分析,揭示了抗肿瘤联合作用的机制。光热联合免疫治疗组的肿瘤微环境中CD8+T细胞和DCs数目增加,产生了强烈的抗肿瘤免疫协同效应,免疫抑制性细胞Tregs、MDSC数目减少,促进CTL的抗肿瘤作用和相关细胞因子的分泌,改善了肿瘤微环境,增强肿瘤的治疗效果。另外,IR820-hydrogel和CpGNPs可以在不增加荧光标记的情况下,通过双荧光成像方法实现影像引导的光热免疫联合治疗。这种可视化的光热联合免疫疗法为精确的肿瘤治疗提供了一种潜在的有效策略。综上所述,本文以OVA自交联纳米粒,CpG自交联纳米粒和IR820共轭水凝胶的疫苗递送系统为基础,基于其自发荧光,成功构建了影像引导可视化的疫苗递送、肿瘤免疫治疗和光热联合免疫治疗三个体系,它们都能产生较强的免疫应答或者抗肿瘤效应。另外,多光谱荧光成像技术跟踪多组分疫苗递送系统为精准肿瘤治疗提供可视化的依据,将能够为新型免疫治疗及联合治疗过程中疫苗递送系统的设计提供一定的指导意义。