癌症是目前导致人类死亡的主要原因,近年来诊疗一体化研究为肿瘤的高效、个性化、安全治疗提供了全新的策略。诊疗一体化纳米平台能够诊断病情并同步进行治疗,同时在治疗过程中能够监控治疗效果。然而,多功能纳米诊疗平台复杂繁琐的制备过程限制了其生物医学应用,如何通过简单的方法高效地融合肿瘤治疗和诊断功能对于构建新型纳米诊疗平台十分重要。此外,纳米诊疗平台的诊疗效果主要取决于实体瘤中药物及造影剂的传递效率,复杂的肿瘤微环境屏障和肿瘤的异质性限制了其在肿瘤部位的累积和渗透。因此,提高治疗试剂和成像试剂在肿瘤部位的运输效率仍然是目前肿瘤诊疗面临的主要挑战。随着纳米诊疗技术的进一步发展,树状大分子作为纳米载体或者治疗性药物被广泛应用于纳米诊疗材料的构建中。本论文利用聚酰胺-胺型树状大分子或含磷树状大分子为纳米载体,设计合成多功能金属/树状大分子杂化纳米平台。首先制备了基于树状大分子的铜络合物,探索其在磁共振（Magnetic Resonance,MR）成像和化疗方面的应用,并利用低剂量放疗或超声技术提高树状大分子铜络合物在肿瘤部位的富集,从而增强其肿瘤诊断和治疗效果。进一步针对肿瘤乏氧微环境,构建具有乏氧靶向的树状大分子金钆杂化纳米材料,用于双模态成像引导的放疗增敏研究。本论文的具体研究内容如下:（1）吡啶修饰的聚酰胺-胺型树状大分子铜络合物用于放疗增强的肿瘤MR成像和化疗构建成分单一的新型纳米诊疗平台对于实现肿瘤的诊疗一体化而言是一个重要的挑战。为此,本研究制备了吡啶修饰的第五代聚酰胺-胺型树状大分子铜络合物,针对肿瘤及肿瘤转移,进行放疗增敏的MR成像及放化疗研究。具体思路如下;氨基末端的第5代聚酰胺-胺型树状大分子通过键合吡啶基团,进一步乙酰化处理以中和末端剩余氨基,再与二价铜离子络合构建诊疗一体化纳米材料G5.NHAc-Pyr/Cu（II）。研究发现,该树状大分子铜络合物能够有效抑制不同肿瘤细胞系的增殖(IC50s:4～10μM)并诱导细胞凋亡。此外,由于铜离子的存在,G5.NHAc-Pyr/Cu（II）具有一定的T1弛豫效应,其弛豫率为0.7024 m M-1s-1,可用于皮下移植瘤和肿瘤肺转移结点的MR成像。另外,在低剂量放疗的情况下,G5.NHAc-Pyr/Cu（II）在荷瘤鼠模型上表现出了增强的肿瘤MR成像效果。同时,联合低剂量放疗,G5.NHAc-Pyr/Cu（II）在小鼠的乳腺癌皮下移植瘤模型和血管转移瘤模型中也表现出了增强的化疗效果。（2）超声靶向微泡破坏技术增强的含磷树状大分子铜络合物诊疗效果提高纳米诊疗试剂在肿瘤部位的聚集可以提高其对肿瘤的诊疗效果,为此,本研究使用含磷树状大分子铜络合物1G3-Cu作为纳米诊疗试剂,利用超声技术增加其在肿瘤部位的聚集。研究表明,1G3-Cu的纵向弛豫率为0.7432 m M-1s-1,可用于T1加权MR成像,同时对胰腺癌细胞具有生长抑制作用(IC50=1.24μM)。该含磷树状大分子铜络合物可以通过上调细胞内Bax、P53和PTEN蛋白水平,下调Bcl-2蛋白水平,减少细胞内ATP含量,诱导细胞凋亡。联合超声靶向微泡破坏技术,其产生的声空化效应可引起细胞膜通透性的增加,从而促进了含磷树状大分子铜络合物1G3-Cu在肿瘤部位的聚集,实现了增强的肿瘤MR成像和化疗。同时,在诊断及治疗剂量下,含磷树状大分子铜络合物1G3-Cu对小鼠正常组织没有明显的损伤,可作为一种安全高效的诊疗试剂用于超声技术增强的肿瘤诊疗应用。（3）乏氧靶向树状大分子金钆杂化纳米材料用于肿瘤双模态成像及放疗增敏研究实体瘤中普遍存在的乏氧区域大大降低了放疗对恶性肿瘤的治疗效果,针对乏氧的肿瘤环境,设计新型纳米诊疗材料实现精准影像引导的放射增敏治疗成为纳米医学在肿瘤放疗领域的研究热点。本研究制备了乏氧靶向修饰的树状大分子/金钆杂化纳米材料,并将其应用于乏氧肿瘤模型的计算机断层扫描及磁共振（CT/MR）双模态成像和放疗增敏研究。通过在第5代聚酰胺-胺树状大分子表面修饰钆离子螯合剂,并包裹金纳米颗粒,进一步通过聚乙二醇修饰乏氧靶向试剂硝基咪唑,最后螯合钆离子并做乙酰化处理,制备乏氧靶向金钆杂化纳米材料Gd-Au DENPs-Nit。该杂化纳米材料中金纳米颗粒的平均直径为3.2 nm,具有良好的X射线衰减效果,同时该材料具有较高的r1弛豫率(1.32 m M-1s-1),在乏氧肿瘤细胞中具有增强的吞噬效果,可用于乏氧肿瘤的CT/MR双模态成像。另外,在X射线作用下,Gd-Au DENPs-Nit能显著促进细胞内活性氧的产生,进而加剧细胞DNA损伤,阻止DNA修复,在体外、体内乏氧细胞/肿瘤模型中均表现出良好的放疗增敏效果。这些结果表明,Gd-Au DENPs-Nit可以同时作为双模态造影剂和放疗增敏剂用于肿瘤乏氧成像和放射增敏治疗。