纳米医学可以克服传统诊疗中存在的靶向性差、疗效差及全身毒副作用大等诸多问题。近几年,具有比表面积大,尺寸小,生物相容性良好,易于修饰等优势的纳米颗粒在肿瘤光学成像、磁共振成像、光声成像及化疗、光热治疗等方面表现出了良好的应用前景。因此研发设计功能化和多样化的纳米复合材料,实现肿瘤治疗和成像监测于一体,对精准医疗的发展具有重要意义。基于此,本论文致力于以肿瘤细胞自身环境及高表达物质为靶分子,利用纳米材料的光、磁、热等性质构建了多功能集成的纳米治疗体系,以期实现肿瘤的精准治疗及多模态成像监测。主要研究内容如下:1.多功能纳米银/二氧化硅复合物诱导肿瘤细胞凋亡及成像分析制备了一种新型.多功能银/二氧化硅纳米复合物,在无需外界光源刺激的条件下,实现了对肿瘤细胞的精确靶向和主动治疗。该纳米复合体系(RuBpy@SiO2@Ag-PEG/RGD/NLS)由具有荧光示踪功能的钌联吡啶掺杂的二氧化硅纳米颗粒和诱导细胞凋亡的小尺寸银纳米颗粒组成。利用癌细胞靶向肽序列(RGD)和核定位序列(NLS)对纳米复合物进行修饰,纳米材料能够靶向识别癌细胞,定位于细胞核内,显著的增强了其治疗的效果,进入细胞后银纳米粒子在细胞内自发降解并产生活性氧,诱导细胞凋亡。相较于传统的治疗方法,此方法避开了肿瘤治疗过程中抗癌药物的使用,大大降低了治疗过程的毒副作用,为癌症的精准治疗提供了新的途径。2.过氧化氢刺激响应性肿瘤治疗体系构建了一种基于细胞内氧化还原反应刺激释放的药物靶向运输纳米体系(Fc-DOX@MSN-DNA/FA)。我们将二茂铁和抗肿瘤药物阿霉素装载于介孔二氧化硅纳米材料的孔道内,并基于静电作用利用单链DNA构建生物门实现孔道封装。纳米载药体系进入细胞后,二茂铁与癌细胞内过表达的过氧化氢发生芬顿反应,将过氧化氢转化为具有高反应活性的羟基自由基,进而破坏介孔孔道“阀门”DNA,实现药物分子的释放。同时,羟基自由基可以破坏呼吸链,刺激细胞色素C释放,激活细胞凋亡通路,从而诱导细胞凋亡。此外,叶酸与癌细胞表面叶酸受体的特异性结合,使纳米材料有效靶向并进入癌细胞,减少了对正常细胞的损伤。抗癌药物和羟基自由基对癌细胞同时产生作用,提高了癌症治疗的效果。3.基于氧化还原反应的纳米治疗系统:多模式成像导向的化疗/光热联合治疗设计并构建了一种细胞内氧化还原微环境响应的多功能纳米治疗系统(SiO2@Au@MnO2-DOX/Apt),该纳米系统以二氧化硅纳米颗粒(SiO2)为基本内核,金纳米壳层为中间层,二氧化锰(MnO2)纳米片为包覆层三部分组成。在近红外光的照射下,中间金纳米壳层将光能转化为热能,实现了肿瘤细胞的光热治疗。此过程中,纳米材料将近红外光转化成热能,使得肿瘤部位温度升高,进而增加肿瘤微环境的血液流动,提高局部环境的含氧量,改善肿瘤微环境的乏氧情况。外层的MnO2纳米片不仅可以作为多种抗肿瘤药物的载体,还可以为靶向治疗提供识别适配体的结合位点。纳米复合物进入肿瘤细胞后,细胞微环境的内部刺激物谷胱甘肽(GSH)与MnO2纳米片发生氧化还原反应,药物载体MnO2被还原为水溶且无毒的Mn2+,并触发药物释放。与此同时,化疗药物的荧光信号和锰元素MR-T1信号随着GSH与MnO2之间的反应发生相应的变化,实现了释放过程的荧光及MRI的实时监测。将智能纳米复合物SiO2@Au@MnO2-DOX/Apt注射到荷瘤小鼠体内,其在肿瘤部位富集和累积,改善了肿瘤组织乏氧微环境的状态,实现了良好的光热/化疗协同治疗,成功的抑制了乏氧实体瘤的生长。以上结果表明,多模式成像与协同治疗于一体的纳米治疗体系在乏氧肿瘤治疗方面具有非常良好的应用前景。