纳米技术的进步正在对医药领域的发展发挥着越来越重要的作用,迄今为止,在纳米生物医学领域已经有诸多纳米材料被广泛研究,以探索其在疾病早期诊断和有效治疗方面的应用潜能。在众多的纳米材料中,碳纳米管是最具吸引力的纳米材料之一。碳纳米管具有独特的物理和化学特性,表面可以被化学修饰,并进一步与药物、蛋白、基因等物质相结合,用于疾病的诊断与治疗。碳纳米管作为一种外源性异物进入机体时,首先面对的是机体的免疫系统,碳纳米管的免疫学效应是决定其临床应用安全性的首要因素之一,人们对纳米粒子与免疫系统作用的了解还处于初级阶段,碳纳米管的免疫效应与其分散状态、使用形式、应用浓度等多种因素有关,因此,对不同种类的碳纳米管需要分别进行研究。本论文的研究工作主要包括以下方面：(1)基于实验室以往建立的碳纳米管表面处理技术,利用超声与混合浓酸相结合的氧化方法制备了在水溶液中能够稳定分散的多壁碳纳米管(MWCNTs),采用扫描电镜、动态光散射、表面能谱、红外光谱等进行理化性质表征,并建立了水溶液中MWCNTs的定量方法。(2)研究了皮下注射MWCNTs在正常小鼠体内引起的免疫响应及时间效应。利用病理学和免疫组化分析方法观察了碳纳米管的体内分布及对组织器官的影响,应用酶联免疫吸附技术(ELISA)和蛋白芯片技术研究了碳纳米管对小鼠补体系统的活化和外周血中炎性细胞因子表达的影响,应用流式细胞分析技术研究了外周血中淋巴细胞亚群分布的变化,应用血液生化分析技术检测了小鼠的肝、肾功能变化。(3)研究了皮下注射MWCNTs所引起的免疫学效应对肿瘤免疫治疗的潜在应用价值。在荷瘤小鼠模型上研究了MWCNTs对补体系统的活化和诱导的炎性细胞因子的表达,通过肿瘤生长曲线观察了MWCNTs通过免疫刺激作用而产生的对肿瘤生长的抑制作用。(4)以牛血清白蛋白(BSA)作为模型分子,研究了MWCNTs对蛋白质分子的作用。在研究MWCNTs对BSA吸附作用的同时,探讨了MWCNTs对水溶液中未被吸附的BSA分子结构的影响,采用红外圆二色谱(CD)检测了BSA二级结构组分的变化,用原子力显微镜(AFM)观察了BSA空间结构的改变,用等电聚焦电泳(IEF)分析了BSA等电点的变化,同时用电泳(SDS-PAGE)和质谱(MOLD-TOF-MS)测定了BSA的分子量。(5)检测了经过不同条件处理的碳纳米管样品中内毒素的水平,探讨鲎试剂检测内毒素的方法对碳纳米管的可适用性。取得的主要研究结果如下：(1)注射的MWCNTs大部分在皮下注射部位蓄积,并招募大量巨噬细胞对其进行吞噬；少部分吞噬了MWCNTs的巨噬细胞随循环系统迁移到淋巴结内,三个月后仍可观察到,但没有引起明显的炎症反应；在心、肝、脾、肾等脏器中没有观察到MWCNTs的明显蓄积,上述脏器表现的炎症反应在注射1周后逐渐减弱,1个月后脏器组织回复到正常组织状态,未发现长期炎症反应或肉芽肿的形成,主要脏器没有发生明显的病变。(2)皮下注射的MWCNTs会引起正常小鼠补体系统的活化和炎性细胞因子表达的上调：注射后2天,补体成分C3明显降低,C5a水平显著升高,40种炎性细胞因子中的绝大部分均有不同程度的明显升高。上述效应具有明显的时间依赖性,在注射1周后逐步回复到正常水平。(3)在荷瘤鼠模型上,皮下注射的MWCNTs起到了一定的免疫刺激作用,表现为：补体成分C3显著降低、巨噬细胞大量吞噬碳纳米管、炎性细胞因子的表达水平升高、MHCII表达升高和B淋巴细胞数量增加。结果表明,机体产生了针对肿瘤的免疫反应。同时,从肿瘤生长曲线观察到肿瘤的生长受到一定程度的抑制。(4)碳纳米管对BSA有瞬间吸附和动态吸附的作用,同时对于溶液体系中未被吸附的蛋白,碳纳米管对其结构也有一定的影响：其二级结构组成中β-折叠减少,β-转角和α-螺旋增加,这导致了其空间构型发生了变化,同时使其等电点向碱性端移动。(5)碳纳米管的分散会对鲎试剂检测过程产生干扰,分散效果好的碳纳米管会使实验结果出现假阳性,提示需要用多种方法来检测纳米材料的内毒素水平。