癌症是人类健康最大的威胁之一,针对多型癌症的新型治疗技术研究是目前全球的研究热点。手术切除、化疗、放疗是最常见的三种肿瘤治疗手段,但由于该三类治疗技术的本征缺陷,癌症治疗的效率仍然很低,患者死亡率居高不下。局部药物传输系统是一种新型的癌症治疗平台,它是通过肿瘤局部植入的介导方式,实现治疗性功能因子在病灶部位的高浓度集聚与可控释放。该类治疗平台与传统化疗以及颗粒型药物传输系统相比,具有靶向性强、药物利用率高、副作用小、患者依从性好等优点。静电纺丝技术是一种便捷且适用于宏量生产的纤维材料制备方法,所制得的一维材料形貌多样,微观结构规则、且具有类细胞外基质结构。因此,基于电纺纤维材料在生物医学领域具有广泛前景。本文采用静电纺丝法制备了 一系列多功能上转换发光纳米纤维材料,将其与多种癌症治疗功能因子结合,系统展开了该类材料在药物传递、肿瘤治疗、及肿瘤早期检测等领域的应用探索。本文的研究内容概括为以下几个部分:(1)通过静电纺丝法制备了 一系列具有光致发光性能的多孔结构铒掺杂钛酸锶(SrTi03:Er,STO:Er)纳米纤维,并首次将其作为一种新的局部药物传输材料实现模型药物的可控传输。该研究通过APTES对其进行氨基改性,IBU药物装载量从～35%显著提高到了～50%。同时,氨基改性的纤维与未改性的纤维相比,展现了更持久的药物释放动力学,这是由于纤维的氨基基团与IBU分子的羧基间形成了化学键。当浸在不同pH的PBS溶液中时(7.4,5.8和4.7),随着pH值的降低,氨基改性的纳米纤维的药物释放速率得到了显著的提升。此外,除了pH响应的药物释放行为,氨基改性STO:Er纳米纤维的上转换发光现象和药物释放有着很好的对应关系。在酸性环境中的快速药物释放行为会导致上转换发光强度的快速回升,反之亦然。其主要的机制是振动频率从2850到3000cm-1的药物分子上的各种基团对发光的淬灭效应。(2)在溶胶凝胶过程中通过表面活性剂的选择与调控,实现了 一系列微结构可控的电纺STO:Er纳米纤维材料。研究发现当同时加入三种表面活性剂(PVP,F127和CTAB)时,STO:Er纤维具有最大的比表面积和最小的孔尺寸(约10nm)。因此,该纤维具有更高的抗肿瘤药物DOX装载能力和更缓慢的药物释放动力学,也导致了较强的体外抗肿瘤效能。更重要的是,由于DOX分子与STO:Er纤维之间的能量共振转移(FRET)效应,STO:Er纤维的绿光与红光的比值(1550/1660)与DOX的释放过程有良好的对应关系。具有最大比表面积和最小孔尺寸的纤维具有相对最缓慢的DOX释放性能,因此它的1550/I660值增大趋势也最慢,反之亦然。此外,通过计算,可以看到I550/I660值与DOX释放百分比有较好的线性关系,因此可以作为标准曲线,来定量地来分析药物释放行为。(3)通过静电纺丝和多步表面改性,制备了聚丙烯酸(PAA)修饰的镱钬共掺钛酸锶SrTiO3:Yb,Ho纳米纤维。该纳米纤维在980nm激光照射下发射出较强的绿光,并且具有良好的生物相容性。PAA修饰能抑制药物在中性环境中的突释,同时增大了纳米纤维的DOX装载能力,从9.5%增大到了 39%。由于PAA分子在酸性溶液中的质子化会增强,因此导致了载药纤维的pH响应药物释放行为。同时,808nrm激光照射也会加快药物释放,最终导致抗肿瘤效应的增强。除了双刺激响应的DOX释放特点,在药物装载和释放过程中,由于发光纤维和DOX分子间的FRET效应,纤维的上转换发光也会随之发生强烈变化。绿红光强度比I545/1655可用来在生理环境中定性及定量的监测药物释放动力学,追踪药物释放量。(4)基于静电纺丝法制备了 CaTi03:Yb,Er纳米纤维/孟加拉红(RB)/金纳米棒(AuNRs)复合材料,并以此作为可植入式的治疗平台,用于光动力/光热协同肿瘤治疗。在该复合体系中,RB和AuNRs分别作为光动力和光热剂。由于RB和AuNRs的吸收峰分别与上转换发光CaTi03纤维发出的绿光和红光峰对应,因此,具有单一波长的连续激光照射就可同时激发光动力和光热效应。采用980nm激光照射,该复合体系可以将NIR光的能量转变为热和单线态氧产出。体外结果显示,这种协同治疗途径比单一的光动力或光热治疗具有更有效的作用。(5)基于上转换发光CaF2:Yb,Ho@SiO2纳米纤维和金颗粒,设计了一种新型的基于FRET效应的生物传感器,可用于检测乳腺癌相关标记物miRNA-195,检测精度可达2nM。通过目标miRNA与寡核苷酸链之间的碱基互补配对,可以将分别与两条寡核苷酸链相连接的纳米纤维和金颗粒连接到一起,从而形成了纳米纤维-目标miRNA-金颗粒的三明治结构,并触发FRET效应。发光纳米纤维的绿光与红光的比值(I541/I650)与miRNA浓度也呈现线性关系,使得它可以作为一个标准曲线来定量监测目标miRNA的浓度。