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摘要光学治疗由于具有非侵入性、良好的时空可控性及较高的生物安全性等特点在恶性肿瘤治疗中备受关注。光学治疗主要包括光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT）这两种模式。在光照条件下，PDT利用光敏剂将氧气转变为有毒的活性氧物种（ROS）以杀伤肿瘤细胞，然而，PDT对氧气的依赖性使其疗效会显著受到肿瘤乏氧的影响。PTT通过光热制剂产生过高热以实现肿瘤消融，但相比于其他光学治疗模式，其疗效会显著受到入射光在穿透组织时功率衰减的影响。近年来，新兴的光催化治疗（PCT）通过利用光催化剂在光照条件下所产生的电子/空穴去催化还原/氧化底物，进而产生ROS或通过影响体内其他生物反应过程以实现肿瘤杀伤，有望规避上述PDT及PTT在肿瘤治疗中所面对的难题。因此，高性能光催化剂的设计及构建及其在低功率入射光照射下的抗肿瘤性能研究是当前肿瘤光学治疗研究中的一大热点。<br>　　构建具有高效的近红外（NIR）光能捕获能力及酶催化性能的光催化剂在肿瘤PCT中十分关键。通过将等离子体金属/半导体纳米结构相结合，可以构建一种仿天然酶结构调控的光驱动的可变构纳米光催化剂，有利于实现其在复杂生理条件下催化活性的精确调控及高效的PCT。本论文首先将超小尺寸的氧化铈纳米粒组装到金纳米棒上，构建了一种亚纳米结构可变的金@氧化铈（STGC）纳米光催化剂。STGC中的金内核在808nm低功率NIR光（50mWcm-2）照射下可以产生高能热电子，随后金到氧化铈的热电子转移可以促使Ce4+到Ce3+的转变及活性的氧空位（OVs）的生成，导致STGC内部发生亚纳米结构转变。STGC的亚纳米结构转变增强了其类过氧化物酶（POD）活性，并激活了等离子体促进的类氧化酶（OXD）活性，能够有效诱导ROS的生成，具有显著的光催化性能。在实际肿瘤<br>　　光学治疗中，高功率激光照射会不可避免地导致周围正常组织的坏死，因此需要以最小光强度实现有效的光学治疗。此外，由于激光穿过生物组织会导致其功率衰减，因此，对于深部肿瘤而言，低功率光照所诱导的有效PCT十分关键。由于STGC显著的光催化性能，其在细胞及体内抑瘤实验中能够有效提高ROS产率，实现低功率NIR光激活的高效肿瘤PCT。<br>　　除了对肿瘤细胞的直接杀伤，近年来，光学治疗还被报道可以通过诱导肿瘤细胞的免疫原性细胞死亡（ICD），进而激起机体的系统性免疫响应以抑制肿瘤细胞的转移。本论文进一步将半导体氧化铈纳米片组装在金纳米棒的两端，构建了各向异性的金/末端氧化铈纳米棒（GCNRs）。将半导体位点选择性地沉积在等离子体金属两端，能够使其有效捕获NIR光，并使光生电子/空穴与反应底物轻易接触，因而可以促进光生电子-空穴的有效分离，提高光生载流子的利用率及光催化活性。在808nm较低功率NIR光（300mWcm-2）照射下，GCNRs可以产生电子-空穴对，并凭借其末端沉积的结构实现有效的光生电子-空穴的分离。其中，热电子可以从金转移到氧化铈，促进Ce4+到Ce3+的转变及OVs的产生，显著提高GCNRs的类POD及类OXD活性，促进ROS的生成。产生的ROS能够诱导肿瘤细胞ICD以激起机体的免疫响应；同时，留在金纳米棒中的热空穴可以参与析氧反应（OER），以一种不依赖于过氧化氢的模式缓解肿瘤乏氧并诱导肿瘤部位浸润的M2型免疫抑制的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）反极化为抑瘤型M1型TAM。因此，上述光催化过程中GCNRs所产生的热电子/空穴可以通过诱导ICD及缓解肿瘤乏氧，共同调节免疫抑制的肿瘤微环境（TME），从而可以实现强有力的肿瘤光免疫治疗，有效抑制原发瘤、远端瘤及转移瘤。<br>　　本论文利用化学、物理、药剂学方法，并通过结构优化及表面配体修饰，构建了一系列基于金纳米棒的异质光催化剂用于肿瘤的光学治疗：（1）制备了亚纳米结构可变的金@氧化铈纳米棒，其可以通过仿天然酶的光驱变构介导的催化活性调控实现低功率NIR光刺激的肿瘤PCT；（2）构建各向异性的金/末端氧化铈纳米棒，利用其结构特性实现光生电子-空穴的有效分离，提高热载流子的利用率。通过热电子/空穴触发ROS介导的ICD诱导及OER介导的肿瘤乏氧缓解，共同调节免疫抑制的TME以实现高效的光免疫治疗。本论文为新型肿瘤光学治疗剂的开发及光催化剂在生物医疗领域的研究铺垫了理论实验基础并提供了新的思路。