癌症严重威胁人类的生命和健康,怎样有效治疗癌症并提高患者生存质量是全世界癌症研究领域的热点问题。传统的化疗药物缺乏对肿瘤的选择性,在杀死癌细胞的同时也对一部分正常细胞产生杀伤作用,由此产生毒副作用,使化疗在临床上的疗效受到严重的制约。此外,肿瘤组织通常呈乏氧状态,乏氧导致肿瘤产生多药耐药性,进一步降低了化疗的治疗效果。近年来,光动力学治疗技术得到较大的发展并且成为治疗早期癌症及辅助手术治疗晚期癌症安全有效的手段,然而传统的光敏剂对肿瘤的选择性较低,容易产生对正常组织的光毒性,严重阻碍了光动力学疗法的应用。并且乏氧的肿瘤环境也极大地降低了光疗的疗效,成为它在癌症治疗临床应用中的主要障碍。针对癌症化疗以及光动力学治疗中存在的这些问题,纳米技术通过与生命科学、医学等学科的有机结合,为癌症的诊断和治疗提供了一个崭新的平台。随着新的纳米材料和方法的不断涌现,以生物纳米技术为基础的药物科学研究得到了非常迅猛地发展。例如,利用纳米载体将药物选择性地输送到病变部位,并且在肿瘤特有的微环境或标志物的刺激下将药物可控地释放出来成为了提高癌症治疗效果的有效手段。本论文聚焦当前癌症的化疗以及光动力学治疗方法中存在的“药物靶向性差、肿瘤多药耐药性、光动力学治疗的选择性低、肿瘤乏氧严重影响光动力学治疗效果”等几个关键问题,设计和构建了“刺激-响应型”的多功能纳米药物可控释放体系,用于高效、高选择性的对肿瘤进行化疗和光动力学治疗。具体包括以下几个方面的工作：1、用于铂类药物与氧气双重可控释放的H2O2响应型递药系统顺铂是目前广泛使用的一种抗肿瘤药物,它对于多种癌症的治疗都有非常好的疗效,然而它的临床应用受到肿瘤细胞多药耐药性的严重限制。近年来,如何提高顺铂对肿瘤耐药细胞的治疗效果成为药物研究领域广泛关注的问题。由于乏氧是导致肿瘤细胞产生耐药性的一个重要因素,因此克服肿瘤的乏氧问题成为解决肿瘤细胞耐药性的有效途径。本工作设计了一种“刺激-响应型”纳米颗粒,可以对细胞中的H202产生响应并同时释放出顺铂和氧气,通过药物的可控释放与氧气治疗的协同作用克服了由乏氧引起的肿瘤耐药性,使顺铂在耐药细胞中的抗肿瘤活性显著提高。该体系选用生物相容性良好的PLGA作为纳米载体,利用双乳液法将过氧化氢酶与药物同时包覆到其中,在细胞中H202的特异性触发下,迅速将药物释放出来,并在此过程中不断产生氧气。细胞毒性实验显示,负载了顺铂的纳米颗粒与未用纳米载体包覆的游离顺铂相比,细胞毒活性有明显的提高。更为引人注意的是,该纳米颗粒不仅对非耐药性的肿瘤细胞有很好的杀伤作用,在顺铂耐药株肿瘤细胞中同样有很高的细胞毒活性,可以有效地引发细胞凋亡,说明它能够在药物释放过程中不断催化H202产生氧气,克服肿瘤细胞对顺铂的耐药性。本工作第一次成功实现了化疗与氧疗的有机结合,为提高化疗药物对多药耐药性肿瘤细胞中的治疗效果提供了新的途径。2、ATP响应的线粒体靶向药物可控释放系统设计并构建了一种肿瘤细胞线粒体靶向的新型药物输送系统,它是以同时修饰了肿瘤细胞靶向基团和线粒体靶向基团的聚赖氨酸树枝状分子作为药物载体,将化疗药物阿霉素插入可以对三磷酸腺苷(ATP)应答的双链DNA中,在细胞中的ATP触发下,实现药物的可控释放。通过共聚焦成像技术对标记了荧光染料的纳米载体进行了细胞内定位,证实该药物载体在靶向基团的作用下可以进入肿瘤细胞的线粒体。细胞实验显示,该药物输送体系可以在细胞内有效地释放出阿霉素,与没有ATP响应特性的药物载体相比,其抗肿瘤活性显著提升。3、H202激活的癌症高效、高选择性光动力学治疗体系目前用于光动力学治疗的光敏剂对肿瘤有较低的选择性,通常会对正常组织造成损伤而产生副作用,严重制约光动力学疗法的临床应用。此外,由于光动力学治疗过程需要有氧气的参与,因此乏氧的肿瘤环境也极大地限制了光疗的治疗效果。本工作设计并合成了一种具有肿瘤靶向性的、可被H202激活的纳米颗粒(HAOP NPs)用于癌症的高选择性光动力学治疗,该纳米颗粒在光疗过程中可以催化H202分解产生氧气,从而克服肿瘤乏氧导致的疗效降低等问题。这种纳米颗粒由含有光敏剂和过氧化氢酶的内水相以及单线态氧猝灭剂掺杂的聚合物壳层组成,并且在其表面修饰有肿瘤靶向基团。一旦该纳米颗粒被αvβ3整合素高表达的肿瘤细胞选择性摄取后,细胞内H202会穿过纳米颗粒的壳层进入其内水相,在过氧化氢酶的催化下释放出氧气。大量氧气产生使纳米颗粒内部压强增大从而导致壳层破裂,进而释放出其内部包埋的光敏剂。当有近红外激光照射时,释放出的光敏剂在氧气存在下可产生具有细胞毒性的单线态氧(1O2)进而引发肿瘤细胞凋亡。通过αvβ3整合素靶向性及H202激活功能的协同作用能够有效杀死肿瘤细胞,而对正常细胞无损伤。更值得注意的是,HAOP NPs可以在光疗过程中不断产生氧气,有效地提高了对乏氧的肿瘤的疗效。因此,本工作为开发新的可控生成’02的激活型光动力学治疗方法及克服肿瘤由乏氧引起的疗效降低问题提供了新的思路。