研究背景由于现阶段肿瘤的有效治疗依然是重大的难题,因此寻求新的治疗策略一直是医学领域的努力方向。纳米材料的兴起在生物医学领域得到了广泛关注,将纳米材料运用于癌症治疗及肿瘤细胞的改造是近年来的一项研究热点。纳米材料指的是在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（1-100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料所具有的丰富的光、热、电特性,一方面使其成为实现肿瘤多元化治疗理想介质,另一方面也使其在肿瘤细胞的改造及重塑领域得以深入研究。肿瘤异质性的存在及耐药性的产生,使接受单一化疗的治疗策略的肿瘤患者临床获益受限。接受多策略综合治疗的肿瘤患者较单一化疗可得到更多临床获益。近来,基于纳米材料的药物递送系统在肿瘤治疗领域得到了深入研究。研究表明,与正常组织相比,实体肿瘤组织特殊的高渗透、长滞留效应有利于纳米颗粒的选择性积累,使纳米材料成为肿瘤治疗中理想的选择之一。探索新型高效的纳米载药系统,对于改善化疗药物的组织分布和滞留、实现肿瘤的多策略综合治疗具有重要意义。因此,本项目第一部分基于聚异丙烯酰胺温敏水凝胶和单壁碳纳米管材料设计了一种联合化疗和光热治疗两种治疗策略的纳米载药系统,探讨其对比单一化疗在抑制肿瘤生长方面的优势。研究表明,肿瘤细胞膜表面存在的大量负电荷是引起肿瘤异常信号转导的基础。通过外界施加电场可干扰细胞膜表面电荷的分布。壳聚糖纳米胶是一种携带大量带正电荷的聚电解质溶液,这一特性使其作为载体材料被广泛用于纳米医学。聚阳离子壳聚糖纳米胶能否通过静电相互作用,对肿瘤细胞膜表面电荷的分布产生影响,从而调控依附肿瘤细胞膜的异常信号转导,目前尚未见报道。因此,本项目第二部分旨在针对上述问题进行研究,并探讨针对肿瘤细胞膜表面电荷的干预能否成为逆转肿瘤恶性生物学表型的一种潜在途径。研究方法、内容和结果1.DOX/SWNT-GEL的设计与表征通过成胶实验、近红外光谱测试、流变学测试、透射电子显微镜等方法,证实首次设计合成的 Gelatin/SWNT-APTS-NH2水凝胶载药系统（DOX/SWNT-GEL）具备可逆的溶胶-凝胶转化能力;通过阿霉素载药释放实验,证实该载药系统具备高效的载药能力及药物缓释作用。2.DOX/SWNT-GEL对胃癌细胞的作用通过MTT实验、细胞荧光染色、流式细胞技术等方法,明确了:1.DOX/SWNT-GEL可被BGC-823细胞有效摄取;2.SWNT-GEL不影响胃癌细胞生长活性,近红外光（near infrared,NIR）激发后的SWNT-GEL可一定程度抑制胃癌细胞活性;3.对比阿霉素单药,NIR激发的DOX/SWNT-GEL引起的细胞凋亡率增加。3.NIR激发的DOX/SWNT-GEL抑制皮下瘤生长通过构建裸鼠移植瘤模型、小动物PET-CT、HE染色等实验,从动物水平证实与阿霉素单药相比,NIR激发后的DOX/SWNT-GEL对胃癌组织的生长抑制率更高,并且对裸鼠正常组织器官不产生生物毒性。4.壳聚糖纳米胶（CHS-GEL）对胃癌细胞膜电荷的重塑作用利用CHS-GEL对不同状态下（贴壁状态和悬浮状态）的胃癌细胞进行涂层处理,通过纳米粒度仪、TEM等实验,明确了 CHS-GEL能成功包裹细胞膜,CHS-GEL干扰了胃癌细胞膜表面电荷分布。5.CHS-GEL对肿瘤细胞恶性生物学表型的影响通过划痕实验、Transwell实验、小动物活体成像等方法,证实CHS-GEL处理显著抑制了胃癌细胞迁移和侵袭能力,促进胃癌细胞在体内的黏附和定植能力。体外实验中,CHS-GEL不影响胃癌细胞的增殖能力;体内实验中,CHS-GEL的处理显著抑制了皮下瘤的生长。6.CHS-GEL影响胃癌细胞功能的可能机制通过western blot、膜浆分离与核浆分离蛋白分析、免疫荧光等实验,证实壳聚糖纳米胶抑制了 EMT相关间质表型蛋白及PD-L1的表达,下调了局部黏着斑相关蛋白的表达水平,同时伴随β-catenin、p120ctn膜定位增加的亚细胞定位改变。结论本研究第一部分表明NIR激发下的DOX/SWNT-GEL载药系统较阿霉素单药发挥了更好的促进胃癌细胞凋亡、抑制胃癌组织生长的作用;第二部分表明,CHS-GEL通过干扰胃癌细胞膜表面电荷,抑制其迁移、侵袭,促进其在体内定植、黏附,并抑制肿瘤细胞体内成瘤能力,揭示了一系列蛋白分子在这一过程中的变化情况。总之,这两项研究为利用纳米材料在胃癌的多策略治疗以及生物学行为的控制方面开拓了新思路。