肿瘤光治疗，主要包括光热治疗（Photothermal therapy，PTT）和光动力（Photodynamic therapy，PDT），具有创伤小、适用范围宽、治疗时间短、恢复迅速等优点，是一种极具潜力的肿瘤治疗策略。但现有光疗制剂的光热性能和产生活性氧物质（Reactive oxygen species，ROS）性能还不强，影响这一技术的发展。构建高效的肿瘤光疗制剂是本论文的研究背景。“Z”型异质结是一种在光催化领域已被证实具有可提高催化剂光激发电子-空穴分离效率和氧化还原能力的有效策略，将其用于光疗制剂的结构设计是本文的研究重点和创新探索。本文利用二维纳米片材料构建了几种具有“Z”型异质结结构的光敏剂，用于肿瘤光治疗实验。此外，本研究还将硼纳米片和离子液体作为新型光疗制剂，探索其光热治疗与光动力、微波热联合治疗的可行性。主要研究内容和结果如下：1. 基于锑烯纳米片-卟啉的“Z”型异质结光疗药物。本文首先构建了一种新的“Z”型异质结光敏剂。成功制备出厚度为4 nm的锑烯纳米片（Sb NS），负载卟啉类光敏剂5,10,15,20-四（4-羟基-苯基）-21H,12H-卟啉（THPP）并进一步用PEG修饰得到Sb-THPP-PEG NSs复合材料。能带结构分析显示Sb NS与THPP之间形成“Z”型异质结结构，提高了光激发电子-空穴对的分离效率和氧化还原电位，促进了1O2和•O2−多种ROS的生成，效率为单独THPP的1.4倍，且材料光热转换效率高达44.6%。利用Sb-THPP-PEG NSs的光热、荧光和光声成像特性，实现了多模式成像引导下的肿瘤光治疗，PDT/PTT联合治疗可完全抑制肿瘤的生长。2. 基于红磷-黑磷复合纳米片的“Z”型异质结光疗药物。通过水热法和液相超声剥离法制备出红磷/黑磷复合纳米片，进一步在材料表面原位合成铁酸锌纳米粒子并用MCF-7乳腺癌细胞膜包裹，制备出一种用于PDT的药物M-RP/BP@ZnFe2O4。结果显示红磷/黑磷组成了“Z”型异质结结构，提升光激发电子和空穴分离效率的同时可催化分解水产生H2O2和O2，解决肿瘤部位乏氧问题，改善肿瘤微环境，H2O2进一步被铁酸锌纳米粒子通过芬顿反应转化为高活性的•OH，且与广泛研究用于PDT的黑磷纳米片相比，稳定性显著提高。最后，MCF-7细胞膜有效增强材料在肿瘤组织的靶向性，在660 nm激光照射下，实现对肿瘤的高效PDT，治疗60天后小鼠生存率为83.3%。3. “Z”型异质结结构的拓展应用：基于锑烯-黑磷“Z”型异质结的人工光合作用体系。将锑烯（Sb）和黑磷（BP）纳米片通过两亲性聚合物修饰的电子媒介M进行连接，制备出具有“Z”型异质结结构的Sb/M/BP HNSs复合材料，由于“Z”型的电子传递链提高了光生电子和空穴的分离效率以及氧化/还原电位，实现了可见光照射下以H2O为电子供体的NADH再生，再生效率达到35%，而单独的Sb和BP则均不能以水为电子供体进行辅酶再生；进一步将辅酶NAD(H)+和甲酸脱氢酶装载到Sb/M/BP HNSs复合材料上，构建出了高度集成的光-酶偶联人工光合作用系统，以CO2为原料，H2O为电子供体，光照6 h实现了160 μmol甲酸的合成。4. 基于硼烯纳米片结构的肿瘤光疗药物。本文创新性的采用液相超声剥离法制备出厚度为2.4 nm的具有良好生物安全性的硼纳米片（B NS），负载光敏剂二氢卟酚e6（Ce6），负载率达到了64%。进一步通过聚丙烯胺盐酸盐（PAH）和聚丙烯酸（PAA）修饰制备得到B@Ce6-PAH-PAA NS复合材料，光热转换效率达到43.8%，660 nm激光照射可产生大量ROS，且具有优异的分散稳定性、生物相容性和肿瘤组织靶向性。细胞和荷瘤小鼠体内实验结果表明，该纳米药物可实现高效的PDT/PTT联合治疗。5. 基于离子液体的肿瘤光热/微波热联合治疗药物。研究前所未有但具有巨大发展潜力的光疗制剂意义重大。首次发现了一系列具有良好光热和微波热响应性的离子液体，其中1-丁基-3-乙烯基咪唑四氯化铁盐[Bvim]FeCl4效果最佳，在1.5 W cm-2 808 nm激光、2 W微波、以及激光+微波联合辐照5 min，离子液体的温度升高值分别达到35.6℃、37.4℃以及53.6℃。细胞实验结果显示，[Bvim]FeCl4具有良好的生物相容性和光热/微波热治疗效果。在20 μg/mL浓度下光热+微波热联合治疗5 min可杀死90%以上的肿瘤细胞。荷瘤小鼠实验结果显示，光热/微波热联合治疗可完全抑制肿瘤生长，且对小鼠主要器官无明显毒副作用。结合离子液体在化学上的稳定性、以及可规模制备的优势，这一研究结果为肿瘤治疗提供一种全新结构的潜在药物。