光学诊断与治疗具有安全、微创等优势，对于攻克恶性肿瘤意义重大。光敏分子是光诊疗体系的核心元素，超分子化学构筑纳米药物，为提高光敏分子的生物利用度，改善光诊疗效果提供了一种新策略。如何从分子设计出发，通过非共价键作用力调控光敏分子的自组装模式，阐明组装结构-光活性诊疗功能之间的关系并实现光敏纳米药的精准化及多功能化，是超分子光诊疗体系设计面临的重要挑战。我们选用寡肽作为组装基元，对其进行精巧的结构设计，协同与光敏分子间的多重弱相互作用，构筑了一系列肽基光诊疗纳米药，实现了对光敏分子光物理化学途径的可控选择及优化，提升了肿瘤光诊疗应用的高效性与灵活性。更进一步地，可对寡肽组装基元引入生物活性功能，联合增强治疗效果，以推动肿瘤光诊疗的临床应用。本论文主要包括以下内容：1. 通过调控寡肽基元与近红外花菁分子间非共价键相互作用，组装形成双光子纳米探针，系统探究其光氧化增强发光机理并实现生物体内高分辨成像应用。在疏水及π-π堆积等分子间弱相互作用下，寡肽与花菁分子共组装形成纳米探针。其中，寡肽通过调控花菁分子在纳米尺度的堆积，促进光激发过程中单线态氧介导的花菁分子二聚体形成，从而增大电子离域，实现双光子非线性吸收。该纳米探针具有独特的光氧化增强发光性能，良好的胶体稳定性与生理条件稳定性。重要的是，与传统双光子染料罗丹明B相比，该纳米探针的双光子吸收截面、成像信噪比均有明显提升，实现了复杂生理环境下纳米探针在血管内富集、累积过程的实时监测及在体内单细胞层次的高分辨成像。2. 通过调控分子间的疏水相互作用，酞菁-肽缀合物实现了“聚集-单体”结构的灵活切换，耦合了单组分光敏缀合物的多模态诊疗功能。两亲性酞菁-肽缀合物可自组装形成纳米颗粒，超分子光热效应赋予该纳米颗粒优异的光热转化性能，可实现光声成像指导下的肿瘤光热治疗。在细胞膜磷脂双分子层的作用下，疏水结构域的竞争性结合促使该纳米颗粒解组装为单体状态，可恢复该缀合物分子本身的荧光成像及光动力治疗功能。通过耦合不同状态对应的成像模式，实现了光活性转化的可视化，为治疗提供了最佳的时间窗口，联合光热、光动力治疗，显著增强了肿瘤治疗效果。3. 选择临床批准的免疫活性胸腺五肽作为组装基元，调控光热分子吲哚菁绿构筑纤维状纳米药，实现了胰腺癌的光热免疫联合治疗。水溶性的二元组分通过方向性的氢键作用力，共组装形成具有高长径比的纳米纤维。超分子结构通过增强分子间长程有序的排布，提升了纳米纤维的光物理化学性能（荧光成像及光热转化），并呈现出良好的胶体稳定性及生理环境稳定性。重要的是，胸腺五肽促进了抗肿瘤免疫细胞的增殖与分化。在光热快速杀伤原位主体瘤的基础上辅以免疫温和长久的调节作用，有效抑制了残余肿瘤的生长、复发及转移。以上工作利用寡肽-光敏分子共组装策略，协同分子间多重弱相互作用构筑超分子纳米药，调控优化了光敏分子的光物理化学途径，增强了结构中活性成分的稳定性，实现了诊疗应用的高效性、精准性与多功能性。