肿瘤和细菌感染是两种常见的疾病。随着现代医疗水平的快速提高,两者的死亡率逐年降低,但由于多种原因,多药耐药的问题却愈演愈烈,经常导致临床治疗的失败,严重威胁了人类的生存和健康。已有研究表明,细菌也能够感染特定的肿瘤组织,影响其发生发展,并介导肿瘤对化疗药物产生耐药。目前,宿主防御肽(HDPs)和用于抗感染研究的合成抗菌肽(AMPs)被证明对肿瘤细胞也有杀伤作用,且物理性的破膜机制能够有效克服药物耐药问题。然而,合成成本高、体内毒性大、稳定性低等问题严重限制了多肽类药物的开发和应用。如今,模拟肽类的大分子多聚物发展迅速,在保留抗菌肽类似功效的基础上,又具有结构多样、毒性低、可大规模生产等优点。因此,研发高效的、能够克服耐药问题的,且兼具抗肿瘤和抗感染效果的新型多聚物类药物具有重要的科学意义。在这项研究里,为了获得有实际应用价值的新型抗肿瘤药物,我们先是通过模拟天然抗菌肽的结构特征,创新性地应用功能化胍基作为阳离子模体,生物可降解的碳酸酯作为骨架,设计合成了一系列携带阳离子电荷的大分子多聚物。这些纳米尺寸的多聚物在体外表现出了广谱的抗菌活性且对红细胞毒性极低。体外抗菌实验证明,该大分子多聚物能够快速有效地杀灭多种临床分离的多药耐药菌。通过深入的机制研究,我们明确了多聚物具有膜穿透和膜破坏两种杀菌机制。与传统抗生素不同的是,重复使用该多聚物并不会导致药物耐药的产生。重要的是,在多药耐药鲍曼不动杆菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯杆菌、MRSA引起的腹膜炎动物模型中,纳米多聚物表现出极为高效的治疗效果,且不引起明显的系统毒性,将其用于治疗多药耐药细菌引起的感染具有巨大的潜力。随后,为了将上述具有强力抗菌效果的大分子纳米多聚物应用于抗肿瘤研究,我们在其结构中引入亲水性的PEG嵌段和疏水性的PLLA/PDLA嵌段,得到的一系列具有ABC结构的三嵌段共聚物,能够在液相中自组装形成纳米胶束结构。有趣的是,这些纳米胶束结构在体外能够有效地杀伤多种肿瘤细胞系,且对多药耐药的肿瘤细胞系同样有效。同样的,重复使用低浓度的纳米胶束并不会诱导肿瘤细胞产生耐药。通过一系列的机制研究,我们证明了纳米胶束主要通过物理性的破膜机制杀伤肿瘤细胞。通过在结构上加入荧光标记,我们发现纳米胶束可以有效穿透细胞膜并积聚于细胞质。小鼠体内药代动力学实验显示,纳米胶束在血流中的半衰期长达2小时,远远长于半衰期为0.5小时的一线抗肿瘤药—阿霉素。此外,我们发现通过尾静脉注射或者瘤内注射的纳米胶束能够大量地积聚于肿瘤组织,且瘤内注射一定浓度的纳米胶束能够有效地抑制肿瘤生长且不引起明显的系统毒性。因此,这些大分子纳米制剂能够高效地用于抗肿瘤治疗且兼具抗感染疗效,具有较好的临床应用前景。