荧光成像具有成本低、无辐射、灵敏度高、可实时监测生物体内标记的细胞活动和基因行为等优势，对研究肿瘤的发生、发展及转移具有重要价值。与天然真黑素类似，PDA NPs经特殊处理后能显示出激发波长依赖的荧光特性，与无机荧光纳米材料相比，具有更优异的生物相容性及生物降解性^[14]。Zhang等^[15]首次报道了利用过氧化氢（H₂O₂）再氧化的方法获得荧光PDA NPs，其原理是利用H₂O₂的氧化作用降低PDA NPs中π-π堆积的程度，减少以非辐射方式耗散的质子吸收能，从而提高荧光效率。在此基础上，后续研究者又开发出化学氧化、共轭连接、碳化等制备策略^[16]，但大部分研究所报道的荧光PDA NPs发射波长仅在400~520 nm范围内^[17,18]，限制了其在活体荧光成像中的应用。Xiao等^[19]报道了一种通过水热法使PDA分子层有序生长在碳量子点表面从而制备荧光PDA碳纳米点（MCDs）的方法，该法创新地利用了PDA分子与碳量子点之间由π-π堆积所引发的荧光能量共振转移，使MCDs的发射波长从500 nm红移至650 nm，实现了小鼠三阴乳腺癌模型的荧光/光声双模态高灵敏成像，为制备荧光PDA NPs拓展了新思路。Zhang等^[20]将叶酸分子与多巴胺单体混合制备了叶酸修饰的肿瘤靶向PDA NPs，再采用点击化学技术将铕（Ⅲ）元素定向偶联至PDA NPs表面，利用镧系元素的荧光特性成功制备了能发出较强红色荧光的PDA NPs。周韵等^[21]利用PDA NPs中的π-π堆积作用力和疏水作用力，将近红外荧光染料IR-780及MRI造影组件钆喷酸葡胺载入PDA NPs中制备了具有近红外荧光及MRI能力的双模态造影剂（DMNCs）。研究结果表明，DMNCs可成功穿过小鼠血-脑屏障，并将高浓度的近红外荧光染料及MRI造影组件输送至小鼠脑胶质瘤部位，实现小鼠原位脑胶质瘤的近红外荧光与MRI双模态成像。

MRI具有软组织对比度良好、空间分辨率高、无辐射等优势，是目前临床使用最广泛的结构成像技术之一。但MRI灵敏度低，在实际应用中需大剂量造影剂才能获取足够的成像信号，易引发肝、肾功能损伤和过敏反应等不良反应。因此，提高成像灵敏度是目前构建MRI造影剂的主要挑战及发展方向。PDA NPs具有强金属配位作用，能配位螯合高浓度的Gd³⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等MRI造影组件，是极具优势和潜力的MRI造影剂装载和运输平台^[13]。Addisu等^[22]将多巴胺单体接枝海藻酸，利用仿生矿化策略在碱性条件下将其与Mn²⁺反应，制备了海藻酸-PDA纳米凝胶[AlgPDA/DA（Ca/Mn）NGs]，并将其用于小鼠宫颈癌模型T₁加权成像。该项研究结果发现，AlgPDA/DA（Ca/Mn）NGs具有较高的驰豫效率（r₁=12.54 L·mmol^-1·s^-1），且驰豫效率高低与PDA聚合程度呈正相关，即聚合程度越高，驰豫效率越高，成像灵敏度也越高。Hu等^[23]通过调控PDA聚合过程中Fe³⁺的配位反应，巧妙获得了同时具有Fe³⁺及Fe²+两种价态的Fe³⁺/Fe²⁺-PDA NPs。体内外实验结果表明，Fe³⁺/Fe²⁺-PDA NPs具有较高的细胞摄取效率和良好的生物相容性，可在小鼠体内实现肿瘤的T₁/T₂双重增强MRI，克服了T₁加权成像在获取肿瘤病变信息方面及T₂加权成像在获取肿瘤解剖信息中的不足。

PET与SPECT是目前临床应用最为广泛的核素分子成像技术，具有出色的成像灵敏度，也是体内评估药物生物分布和代谢最有效的手段之一^[24]。PDA NPs表面富含多种官能团，为放射性核素的标记提供了天然锚定位点。夏雷等^[25]利用PDA的此种特性，通过原位标记法将长半衰期核素¹²⁴I标记于聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）修饰的PDA NPs中，制备了¹²⁴I-PEG-MNP，其¹²⁴I标记率可达99%以上，稳定性良好。人胰腺癌小鼠模型成像结果显示，¹²⁴I-PEG-MNP在肿瘤部位的富集量明显高于游离¹²⁴I，PET成像效果更为显著。Suárez-García等^[26]采用仿生合成策略将PDA分子作为保护层包覆于标记有放射性元素¹¹¹In及⁶⁴Cu的酚醛金属纳米粒子（In-MPN及Cu-MPN）表面，通过PET/SPECT成像的定量特性揭示了主动靶向策略的递送优势，为提高纳米造影剂的生物利用率提供了重要参考依据。

光声成像（photoacoustic imaging, PAI）兼具光学成像高对比度和超声成像高穿透深度的优势，通过采集组织功能分子信号实现高特异性的组织成像^[27]。PDA NPs在紫外-可见光-近红外区全域具有光吸收，非常适合作为外源PAI造影剂。Longo等^[28]通过酪氨酸酶叠加H₂O₂的组合催化方式合成了超小PDA NPs（MFA-PEG），并在乳腺癌小鼠模型上首次实现了动态增强的肿瘤微血管PAI。该研究成果可用于实时评估乳腺癌抗血管生成治疗的效果，对肿瘤远处转移预测、治疗预后评估及辅助性治疗方案选择均有重要意义。Gujrati等^[29]通过基因工程改造策略合成了细胞外膜包裹的仿生真黑素生物聚合物（OMV^Mel）。真黑素的融合赋予了OMV^Mel光热转换功能，使OMV^Mel不仅可作为一种新型PAI造影剂，还可实现PAI引导的光热治疗。结合多光谱光声层析成像技术，该研究结果证明了OMV^Mel能高效聚集于肿瘤部位，提高肿瘤诊疗效能，且不会激活小鼠炎症或免疫反应，具有巨大的临床转化潜力。

肿瘤的高度异质性及复杂性导致单一成像模式无法获取肿瘤的完整信息，难以动态追踪治疗过程中肿瘤的变化。多模态成像指利用两种及以上不同影像技术对同一病变部位进行成像，通过融合不同成像模式的优势，获取更加全面的诊断信息，具有重要的应用价值^[30]。然而，多模态纳米造影剂通常需将不同成像组件进行组装，合成条件要求高，且步骤繁琐耗时，一些难以降解的成分也存在潜在的生物毒性^[5]。PDA NPs的生物相容性及生物降解性良好，表面富含功能化基团，尤其适合作为多模态纳米造影剂的构建平台。Ha等^[31]利用PDA分子对金属离子的强配位作用，将Bi³⁺、Fe³⁺和I⁺掺杂入PDA NPs中，通过共价偶联方式在PDA NPs表面修饰表皮生长因子抗体，制备可对肝细胞癌进行MRI/CT/PET多模态成像的纳米探针（iMNPs）。其充分利用MRI优异的软组织分辨率、CT的高成像时间分辨率以及PET出色的成像灵敏度，对肝细胞癌进行了无创、动态地表皮生长因子密度定量分析，为弥补单一成像的不足提供了新思路。Liu等^[5]利用Mn²⁺配位的PDA NPs标记PET造影组件¹²⁴I，并在其表面修饰PEG分子及生长抑素类似物奥曲肽，以实现对小细胞肺癌的多模态精准靶向成像。该研究综合了PAI的高灵敏度、MRI的高空间分辨率以及PET在定量成像方面的优势，全面评估了小鼠小细胞肺癌中生长抑素受体的分布及表达水平，为实现小细胞肺癌的精准定位、诊断和分期提供了实验依据。

开发兼具成像及治疗功能的诊疗一体化纳米探针是目前纳米药物工程化改造的主要方向。然而，不同成像模态的灵敏度和分辨率差异巨大，且肿瘤对不同治疗模式的敏感性也各有差异，因此，如何调控各成像组件及治疗药物之间的比例，实现各组分的协同增效是研究的重点及难点。PDA分子的聚合程度受离子浓度、pH值、温度等环境因素的影响，且聚合后的PDA NPs在近红外光区具有较强的光吸收及光热转化特性，经808 nm近红外光照射后可产生高效的热能，从而实现对肿瘤的光热治疗。借助反应条件的变化调整PDA NPs中氢键、邻苯二酚或邻苯三酚基团等关键官能团的含量，可对金属离子、荧光素及小分子治疗药物等组分进行可控装载，从而实现成像引导的肿瘤化学药物治疗（化疗）、光动力治疗及光热治疗等多种治疗方式的高效协同。Li等^[32]将化疗药物Pt（Ⅳ）及上皮细胞黏附分子抗体修饰于PDA分子包载的碳量子点中，制备了纳米诊疗系统[anti-EpCAM@PDA-CDs@Pt(Ⅳ)]。利用PDA NPs高效的光热转换效率，实现了肝癌的化疗/光热协同治疗。同时，上皮细胞黏附分子抗体提高了纳米诊疗系统对肝癌靶向的精准度，有利于通过荧光成像准确评估肿瘤位置及大小，实时反映治疗效果。Feng等^[33]巧妙利用PDA分子的光吸收及热转化性能，将光敏剂（亚甲基蓝）载入经L-精氨酸靶向修饰的PDA NPs中，得到具有光热/光动力联合治疗功能的纳米药物（PML）。其不仅能通过L-精氨酸精准定位肿瘤，还能通过光声/近红外荧光成像引导光热/光动力联合治疗。该研究还指出肿瘤在光动力治疗过程中能通过上调内环境中的谷胱甘肽启动自我保护机制，以降低光动力治疗对肿瘤细胞的杀伤作用；而PDA分子能大量消耗肿瘤内环境中的谷胱甘肽，从而消除肿瘤对光动力治疗的抵御，提高治疗效果。Dai等^[34]以相似的合成策略将超声造影剂全氟正戊烷（PFP）、光敏剂（Ce6）及前列腺特异性膜抗原（prostate-specific membrane antigen, PSMA）抑制剂N-{N-[(S)-1,3-二羧丙基]氨甲酰}-(S)-l-赖氨酸（DCL）分别载入PDA NPs中，所研发的Ce6@PDA-DCL-PFP在小鼠体内能精准靶向PSMA高表达的肿瘤组织，并可结合超声成像评估光热/光声协同治疗效果，反映肿瘤PSMA的表达量，判断肿瘤是否具有侵袭性，为临床评估前列腺癌的恶性程度及预后提供了新思路。Zhan等^[35]以腺嘌呤（A）修饰的PDA NPs（A-PDA）为多功能纳米平台，巧妙利用碱基互补配对原理，将胸腺嘧啶（T）修饰的光敏剂酞菁锌（T-ZnPc）与A-PDA结合，并配位螯合Gd³+获得了纳米诊疗系统（PATA NPs）。由于互补配对的碱基在较高温度下会相互解离，故PATA NPs可通过光热转换实现光敏剂T-ZnPc的定点释放。PATA NPs的MRI/荧光双模态成像可精准定位肿瘤，同时也为激光的介入时间及照射区域提供了有效指引。