结肠癌已成为我国主要癌症发病种类之一，传统的治疗方法难以抑制其转移和复发。免疫疗法虽然可以通过机体免疫系统清除肿瘤组织，但肿瘤组织中的免疫抑制微环境，往往会导致效果不及预期。光学疗法，包括光热疗法（PTT）和光动力疗法（PDT），不仅可以直接诱导肿瘤细胞凋亡和坏死，还能改善肿瘤组织中的免疫抑制环境，从而促进免疫细胞在肿瘤组织中的浸润和活性，提高免疫治疗效果。笔者创新性地利用吲哚氰绿（ICG）介导的光学疗法和天然免疫活性分子羽扇豆醇（Lupeol）对自然杀伤（NK）细胞免疫活性的提升作用实现光-免疫协同激活作用和抗肿瘤效果，通过纳米脂质体将ICG和羽扇豆醇整合得到Lip-Lupeol & ICG，并将其用于结肠癌细胞灭活研究。结果显示：Lip-Lupeol & ICG在通过两次间隔激光照射后可实现PTT和PDT的两次治疗作用，可将结肠癌细胞活性抑制至43.4%；与此同时，包裹的羽扇豆醇释放后可与光学疗法协同激活NK细胞活性，将结肠癌细胞活性进一步抑制至16.7%，为临床结肠癌治疗提供了一种新思路。

光动力疗法（PDT）能诱导肿瘤细胞免疫原性死亡，与免疫治疗联合能够提高对各种癌症的治疗效果。基于自然杀伤（NK）细胞的免疫疗法能够增强PDT的抗癌能力。以肿瘤组织中NK细胞免疫作用的分子途径为靶点，通过药物调控增强其对肿瘤的免疫作用，并进一步联合PDT可以有效提升抗肿瘤疗效。将包封基质金属蛋白酶-2（MMP-2）抑制剂SB-3CT的β-环糊精（β-CD）与负载光敏剂Ce6的脂质体通过MMP-2响应多肽组装在一起，构建了一种肿瘤微环境/光多重响应的脂质纳米药物控制系统（MRPL-SC），在细胞和裸鼠移植瘤模型中证明了MRPL-SC介导的PDT和NK免疫疗法协同抗肿瘤作用。MRPL-SC到达肿瘤部位后，连接β-CD与脂质体核心的MMP-2响应性多肽会在肿瘤组织微环境中过表达的MMP-2的作用下水解，释放包封在β-CD中的SB-3CT，SB-3CT通过直接对MMP-2进行原位抑制来有效提升肿瘤组织中NKG2DLs的表达和NK细胞免疫响应；封装了Ce6的脂质体通过细胞内吞进入肿瘤细胞后，在660 nm激光照射下通过PDT诱导肿瘤细胞凋亡，同时进一步诱导肿瘤细胞NKG2DLs表达，实现对肿瘤组织中NK免疫的时空协同增强。MRPL-SC介导的这种光动力和NK免疫增强协同抗肿瘤作用在黑色素瘤细胞和裸鼠移植瘤模型上得到了证明。本研究不仅为开发一种新的纳米药物用于程序化释放抗肿瘤药物以及更好地整合PDT和免疫治疗提供了参考，还阐明了一种用NK细胞介导的黑色素瘤免疫治疗的新模式。

设计了一种基于宽边纵缝驻波阵的高功率射频微波辐射系统, 系统由四路矩形波导以及聚四氟乙烯天线窗组成。天线内采用真空绝缘实现天线高功率容量, 天线窗真空侧采用周期刻三角槽技术抑制高功率微波介质表面击穿。在波导缝隙阵与天线窗之间设计支撑板, 除支撑天线窗外还可抑制表面波电流。采用HFSS数值模拟软件对辐射系统进行了优化设计。数值模拟结果表明, 设计的辐射系统在频率为1.575 GHz时, 增益为22.7 dBi, 天线口径效率为98.3%, 反射系数为-25 dB, 带宽达到5%, 带宽内天线增益波动小于等于0.4 dB、天线口径效率大于等于98%、主瓣指向偏差小于等于1.2°。系统功率容量达到1.92 GW。

利用高折射率的金属超材料作为移相器, 设计了一种紧凑型高功率微波TEM-TE11模式转换器。通过研究同轴扇形金属栅格超材料的传输特性, 得到高折射率的全金属超材料。采用CST Microwave Studio 软件对金属超材料TEM-TE11模式转换器进行了数值模拟, 结果显示: 该转换器在1.56 GHz附近转换效率大于96%, 相对带宽约4%, 功率容量不低于2 GW, 系统纵向长度仅0.42个波长。将所设计的模式转换器结合L波段磁绝缘线振荡器开展了一体化设计, 在器件输出口得到了TE11模高功率微波输出。

设计了一种全腔提取轴向输出相对论磁控管。在π模工作的N腔磁控管中,该结构利用磁耦合的方式通过两个相邻谐振腔在一个扇形波导内激励起TE11模,然后再由N/2个相位相同的扇形波导TE11模沿轴向向外传输。对L波段全腔提取轴向输出磁控管进行了仿真设计,在600 kV,6.3 kA的条件下,获得1.89 GW微波输出,功率转换效率50%,微波频率1.57 GHz。该结构在径向方向上仅增加一个扇形波导厚度,便于实现相对论磁控管的紧凑、高效设计。

介绍了光子晶体模式转换器将TEM模转换为TE11模的验证实验测试结果.数值仿真得到中心频率1.31 GHz上,该模式转换器转换效率大于99%;在1.27~1.376 GHz频率上,模式转换器效率大于90%,相对带宽为8.1%.先后对其开展了微波暗室中的冷测实验以及在加速器平台上的热测实验,实验测试的辐射方向图结果与数值计算结果基本一致,输出微波模式均为典型的TE11模分布.热测实验表明所设计的模式转换器具有GW级功率容量.

采用数值模拟与实验相结合的方法, 在没有功率容量不足问题的情况下, 研究了磁绝缘线振荡器(MILO)的输出微波脉宽和功率效率与类似三角形二极管电压的关系, 研究结果表明: 在相同宽度的电压条件下, 随着电压幅度的增大, 输出微波的底宽和半高宽相应增大, 功率效率先增大, 当达到饱和后功率效率逐渐降低; 在相同电压幅度条件下, 随着二极管电压上升沿(斜率不变)的增大, 输出微波的半高宽略有增大, 但功率效率略有降低。因此, 在有限脉宽的类似三角形二极管电压条件下, 通过增大二极管电压上升沿的方法, 可以有效地增大输出微波脉宽; 而在有限电压幅度条件下, 通过减小电压上升沿的方法, 可以有效地增大输出微波的功率。选择适当的二极管电压参数, 可以解决MILO器件在类似三角形二极管电压条件下的输出微波功率和脉宽两个指标相匹配的问题。

研究了同轴传输线中金属光子晶体的电磁特性, 在此基础上优化了一种适用于窄带高功率微波源系统的金属光子晶体TEM-TE11模式转换器。该结构通过沿传输线角向部分填充的金属光子晶体实现移相。采用数值仿真程序对L波段模式转换器进行计算, 在1.57 GHz中心频率上, 模式转换器转换效率为99%; 在1.533~1.609 GHz频率范围内, 模式转换器效率大于90%, 相对带宽4.8%。加工了TEM模式激励器和辐射天线, 并在微波暗室对模式转换器进行了小信号测试, 验证了模式转换器的性能。