锕系元素作为核燃料循环中的关键元素,具有很强的化学毒性和放射毒性,因此对生态环境和公共安全构成了严重威胁。其放射毒性会诱导机体产生过量自由基,直接或间接造成对器官的辐射损伤。目前已有核素促排剂虽然能够促进锕系元素的排出,但是关于开发既可加速核素排出又能去除自由基达到辐射防护效果促排剂的相关报道十分有限。因此,本论文将具有高促排能力的羟基吡啶酮配体(HOPO)修饰到具有辐射防护作用的水溶性低分子量壳聚糖(COS)上,得到了两种纳米促排剂,COS-HOPO和COS-HOPO-4。通过透射电镜(TEM)、元素分析(EA)、红外(FT-IR)和同步辐射X射线吸收(EXAFS)等一系列表征手段对纳米促排剂进行了分析,并在细胞水平和动物水平研究了其促排效果。具体的工作如下:(1)首先将二齿3,2-HOPO通过酰胺化作用修饰到壳聚糖上,得到120 nm左右均匀分布的纳米促排剂COS-HOPO。红外和元素分析测试结果表明HOPO单体被成功修饰到壳聚糖表面。体外选择性吸附实验结果表明,COS-HOPO对Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe3+等内源性金属离子的去除效率明显低于UO22+离子,具有很好的选择性。细胞毒性实验结果表明纳米促排剂COS-HOPO对大鼠肾小管上皮细胞(NRK-52E)的细胞毒性远远低于HOPO单体,甚至比市售药物DTPA-ZnNa3还要低。在细胞水平上立即给药和延迟给药最高可以去除细胞内43%和51%的铀,小鼠实验也表明预给药最高可降低肾脏内44%和骨骼中32%的铀。此外,COS-HOPO可有效降低细胞中因铀酰刺激产生的过量的活性氧ROS,具有一定的辐射防护效果。(2)在上述研究成果的基础上,通过分析铀酰的配位环境,设计和优化合成了带羧基的四齿HOPO配体并修饰到壳聚糖上,得到了粒径50 nm左右的COS-HOPO-4纳米促排剂。细胞毒性实验结果表明,在相同剂量下,COS-HOPO-4的细胞毒性远远低于四齿HOPO本身,同时也低于市售药物DTPA-ZnNa3。细胞促排实验结果表明,立即和延迟作用细胞,COS-HOPO-4可分别阻止和去除细胞61.7%和76.2%的铀。此外,COS-HOPO-4也具有比较好的去除细胞内ROS的能力。小鼠促排实验结果表明,预给药COS-HOPO-4可以有效降低小鼠肾脏中59.5%的铀,对骨骼和肝脏也有一定的效果;延迟一小时给药也可以去除小鼠肾脏和骨骼内43.6%和28.6%的铀。为了研究COS-HOPO-4纳米粒子在小鼠体内的促排机理,采用近红外荧光染料Cy5.5-NHS ester标记COS-HOPO-4探究了纳米材料在小鼠体内的分布及代谢情况。相比于COS-HOPO,COS-HOPO-4在细胞和动物水平上的促排效果均有了明显的提升,这主要是由于四齿配体与铀的络合能力比COS-HOPO中的二齿配体更强。