心脑血管疾病严重威胁人类生命健康,具有高发病率和高死亡率的特点。由动脉粥样硬化（Atherosclerosis,AS）诱发的急性心血管事件是其最主要的致死因素之一。由于AS斑块的发展具有隐匿性,并缺乏有效的斑块早期识别和干预手段,发现时斑块通常已处于破裂边缘,导致由斑块破裂引发的心肌梗死和脑梗死等急性临床事件的发生居高不下。目前用于诊断AS的影像学方法均不能高分辨监测易损斑块的发生和发展过程,不适于易损斑块早期识别检测。外科手术搭桥等AS治疗措施成本高并存在一定风险,而抗AS的药物缺乏靶向性、释放不可控,存在过度治疗等风险。因此,迫切需要发展分子水平上原位、无创、高灵敏、高特异性的检测方法和安全、稳定、可控、低成本的治疗措施。AS易损斑块内巨噬细胞的数量多,斑块内的炎症反应会刺激巨噬细胞激活并产生大量活性氧,尤其是过氧化氢（H₂O₂）含量异常升高会导致细胞内氧化还原平衡态被破坏,最终引起斑块的破裂。因此,H₂O₂可作为识别和检测易损斑块的重要分子标志物。但目前的检测方法因缺乏斑块靶向性、响应速度慢,无法实现对H₂O₂原位、高灵敏、选择性识别和监测。此外,AS斑块中的血管平滑肌细胞是维持斑块稳定性的重要因素,其自噬异常,无法调节脂质累积会导致斑块的稳定性降低。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（m TOR）通路是调控细胞自噬的重要通路,加入mTOR抑制剂,可以重新激活自噬使细胞内脂滴数量明显减少,有效抑制细胞的泡沫样变,但目前以自噬诱导剂为基础的药物只能部分抑制mTOR的功能且有潜在毒副作用。因此迫切需要发展高特异性、高灵敏的检测方法和高分辨率的成像手段以及安全、稳定、精准调控mTOR信号通路的方法,有效稳定斑块防止斑块破裂。纳米技术的兴起与发展为实现这一目标提供了契机。近年来纳米材料的制备与高效表征,生物化学修饰及其单元组装取得了很大进展,使其具有超常的吸附能力、化学反应活性,可与蛋白识别基团、DNA分子等通过静电吸附、金属配位等方式组装成纳米探针/基因递送载体,为高灵敏检测生物分子以及精准调控细胞功能提供强有力的工具。由于氧化铈纳米线（CeO₂ NWs）具有高长宽比纳米结构,生物相容性好,且荧光猝灭效率高、无毒性、易修饰,是构建纳米探针/纳米基因递送载体的理想纳米材料。鉴于斑块区的高渗透性和H₂O₂的高含量,巧妙利用斑块区这一独特的微环境,借助CeO₂ NWs的优势,发展H₂O₂纳米探针/可控释放的纳米基因递送载体,特异性识别检测斑块或有效干预斑块,有望为AS的精准诊疗提供有力工具。鉴于此,本文利用CeO₂ NWs与靶向识别基团、DNA分子组装成纳米探针和纳米基因递送载体,基于CeO₂ NWs与DNA和H₂O₂之间特殊的配位竞争,分别实现了细胞内H₂O₂快速、高灵敏和高选择性检测和H₂O₂响应的可视、可控释放基因,有助于斑块破裂风险的评估和有效阻止AS斑块的形成:1.针对易损斑块内巨噬细胞存在高浓度的H₂O₂,简单高效构筑了一种由CeO₂ NWs与末端标记FAM荧光染料的DNA链通过金属配位自组装而成的双靶向纳米探针FA/CD36-CeO₂-DNA。由于易损斑块内巨噬细胞膜表面过表达叶酸受体（FR-β）和脂肪酸转运蛋白（CD36）受体,在CeO₂ NWs表面修饰叶酸（FA）和CD36抗体双靶向配体可有效增强探针对巨噬细胞的主动靶向性。因CeO₂ NWs具有较高的荧光猝灭效率,DNA链被吸附后FAM荧光猝灭。当FA/CD36-CeO₂-DNA特异性进入巨噬细胞后,细胞内H₂O₂通过配位竞争将FA/CD36-CeO₂-DNA表面的DNA竞争下来,实现荧光恢复。FA/CD36-CeO₂-DNA具有高靶向性和高灵敏的优点,可针对易损斑块与正常组织的H₂O₂含量差异选择性释放DNA链,通过观察荧光变化实现对AS易损斑块的识别和检测,有助于斑块破裂风险的精准评估。2.基于CeO₂ NWs,我们设计了一种的RNA干扰（RNAi）反义寡核苷酸纳米递送载体,用于有效沉默mTOR实现AS治疗。这个载体主要由三个部分组成:1)能够促进斑块靶向和渗透的stabilin-2特异性多肽配体S2P;2)能够延长活体内循环时间的糖基化聚乙烯（PEGylation）;3)能借助高纵横比实现核内体逃逸,并通过与细胞质中H₂O₂配位竞争“按需”释放RNAi负载物的CeO₂核。该纳米载体能够有效靶向表达stabilin-2的斑块并抑制mTOR的表达,在喂食高脂饲料的ApoE^-/^-小鼠体内显著改善了受损的细胞自噬功能,抑制了AS斑块形成。这一结果证明了该H₂O₂响应和斑块渗透的基因载体能够成为AS基因治疗安全有效的工具。