新的医学癌症治疗技术的发展对降低癌症死亡率具有重要意义。传统的临床癌症疗法具有药物作用时间较短,难以准确靶向肿瘤组织并且对正常组织毒性高的特点。随着纳米技术的发展,纳米材料已被用作药物载体,专门靶向癌细胞并将药物释放到肿瘤环境中,该技术已成为癌症治疗中的重要研究热点。使用纳米材料作为药物载体进行癌症治疗可以提高药物输送的功效,包括增加目标肿瘤区域的药物浓度,降低正常组织的毒性和控制药物的释放等。随着纳米技术在生物和医学研究中的飞速发展,在实际应用中,越来越多的问题也随之而浮现,比如组织穿透、循环时间、毒性、溶解性、免疫原性等问题。研究药物传递系统的实际任务是在对患者造成最小伤害的同时有效地治疗癌症。本论文基于纳米颗粒运输药物在癌症治疗中出现的问题,设计了三种载药系统:p H响应型肾清除纳米载药系统、PEG-DOX胶束纳米载药系统以及铁蛋白纳米载药系统,并通过细胞或小鼠模型研究了它们在癌症治疗方面的效果。具体研究内容如下:1、通过酸响应型连接剂3-(2-吡啶基二硫基)丙酰肼(PDPH)将抗癌药物阿霉素(DOX)连接在聚乙二醇(PEG)化的金纳米颗粒(Au NPs)上,构建出一种肾清除型p H/GSH双响应的给药系统Au-DOX。首先通过TEM、紫外-可见吸收光谱、琼脂糖凝胶电泳来证明Au-DOX的成功合成。体外稳定性研究和药物释放实验表明PDPH连接剂在酸性p H条件下可以断裂释放DOX,48 h的药物释放率为46.2%。此外,谷胱甘肽(GSH)也可以通过硫醇交换反应使DOX释放。小鼠体内实验表明Au-DOX纳米颗粒在肿瘤处的药物聚集为DOX的2.3倍,这是因为PEG化大大延长了药物的血液循环时间。但是对肿瘤的抑制作用并不明显,在相同剂量下,Au-DOX治疗组的肿瘤体积几乎是DOX组的两倍,提高给药频率时能够达到与DOX组相似的治疗效果。进一步的细胞实验显示,纳米颗粒进入细胞后容易被溶酶体包裹,因此,在一定程度上抑制了给药效果。器官中生物分布和病理分析显示:Au-DOX经多次给药后大部分集中在肿瘤处,对肝、肾无毒性。且Au-DOX可通过肾脏代谢,24 h内有47%的药物通过尿液排出体外,说明它具有较高的生物安全性。通过对血液肾功能的测试分析也可以得出Au-DOX毒性低的特点。以上结果显示,在肾脏清除型纳米载体快速发展的今天,肾清除型材料在提高靶向性和安全性方面确实有独特的优势,但是药物递送不仅仅是把药物递送到肿瘤区域GSK J4小鼠,其在肿瘤区域的释放和药效的真正发挥也是开发肾清除型载体必须要重点考虑的。2、使用分子量为5 K的m PEG-SH作为亲水端,DOX作为疏水端,按2:1的比例制备成PEG-DOX胶束纳米颗粒。其中,亲水端与疏水端之间使用PDPH连接,PDPH一端的吡啶二硫醇与m PEG-SH游离巯基反应形成二硫键,另一端的肼基与DOX的羰基反应形成稳定的腙键。通过TEM证明我们成功合成尺寸为35 nm左右的球形胶束纳米颗粒PEG-DOX。体外稳定性研究和药物释放实验表明PDPH在酸性p H条件下可以断裂释放DOX,释放效率为67.6%。细胞荧光成像和细胞毒性实验表明了PEG-DOX可以被内吞进入细胞并缓慢释放药物杀死细胞,在100μg/m L的浓度下(大约为给药浓度的1/8),24 h后细胞存活率为42.8%。我们使用4T1小鼠皮下肿瘤模型来评估PEG-DOX的治疗效果。经静脉给药后,相比于PBS组和游离DOX组,PEG-DOX组的肿瘤体积增长速度最慢,展现出有效的肿瘤抑制效果。这种PEG包裹的胶束纳米颗粒原料简单且易于合成,具有良好的应用前景。3、基于天然马脾铁蛋白(Ftn)为纳米载体,通过在其表面合成金纳米颗粒并利用表面的氨基修饰上了荧光分子吲哚菁绿(ICG),合成了一种新型的光热和氧化应激协同治疗的纳米颗粒Ftn-Au-ICG。体外荧光实验表明,结合在铁蛋白纳米颗粒表面的金纳米球具有消耗GSH的能力。体外光热转化实验表明1.5 mg/m L的Ftn-Au-ICG经10min光照后,温NSC 119875度可达70℃,具有良好的光热效果。通过细胞荧光成像实验表明FtnAu-ICG可以通过溶酶体内吞作用进入细胞内部。分别使用PBS、Ftn-Au(光照)和FtnAu-ICG(光照、不光照、四次光照)进行细胞死亡测定,实验结果表明Ftn-Au-ICG通过光照后对癌细胞杀伤作用最强,经四次照射后Forensic Toxicology,95%的细胞呈现出死亡状态。说明Ftn-Au-ICG可作为一种癌症治疗的药物。