在过去的几十年里，生物相容且可生物降解的纳米粒子作为药物传输系统引起了越来越多的关注。纳米粒子作为药物传输系统可以有效地传输药物到达靶向的位置，增强药物的治疗效果，降低药物的毒副作用，因此纳米粒子作为药物传输系统发挥着越来越重要的作用。　　近年来，由于蛋白质优良的生物相容性，生物可降解性，无毒，以及低抗原性，基于蛋白质为原料的纳米粒子比如白蛋白，明胶，丝素蛋白被广泛应用于药物传输系统。而且，基于蛋白质的纳米粒子除了有被动靶向作用（EPR效应）以外，还具有主动靶向的能力。尽管现在已经有两种基于白蛋白的纳米粒子制剂被用于临床，将天然蛋白质用于纳米粒子药物传输系统的研究依然很有限。特别的是，蛋白质纳米粒子的固有的生物活性并没有被充分地考察及挖掘。直到现在，纳米制剂的细胞膜穿透能力大都取决于一系列的短肽——细胞穿膜肽，而不是纳米粒子本身。此外，细胞穿膜肽大多通过能量决定的胞吞路径突破细胞膜，这会降低纳米载体在细胞浆和细胞核中的生物活性。还有，作为小分子多肽，这些细胞穿膜肽对于肿瘤组织以及正常组织是没有选择性的。因此，发展本身具有药物运输与非胞吞细胞穿膜能力的蛋白质纳米粒药物传输系统是非常重要的。　　同时，我们知道尽管纳米粒子能够增强治疗效果，减少药物带来的毒副作用，但纳米粒子在癌症的治疗中还远没有达到预期的效果，这是因为大部分纳米粒子通过EPR富集到肿瘤后只能坐落于肿瘤血管附近，不能渗透到远离血管的位置。这个缺点是因为肿瘤组织异常的特性比如肿瘤生长导致的实体压力，异常的网络结构，升高的肿瘤间质压力和致密的间质结构造成的。在药物传输体系中，克服这些肿瘤组织异常的特性，增强纳米粒子在肿瘤组织中的渗透能力是一个巨大的挑战。　　本论文针对高分子纳米粒子药物输送体系的研究现状以及高分子纳米粒子在肿瘤中传输存在的部分问题，选择了具有良好生物相容性和生物可降解性的天然蛋白质——牛奶蛋白中的乳清蛋白和酪蛋白作为大分子纳米粒子的制备材料，制备了尺寸可控，稳定性较好的载药纳米粒子，并且详细地研究了这些纳米粒子的体外细胞摄取和体内抗肿瘤疗效以及在肿瘤中的渗透行为。具体而言，本论文主要开展了以下几方面的研究:　　(1)利用蛋白质大分子乳清蛋白(whey)与可聚合单体丙烯酸(acrylic acid，AA)形成大分子-单体对反应体系，通过引发AA聚合，利用whey与聚丙烯酸(PAA)之间的静电作用，制备了乳清蛋白-聚丙烯酸(whey-PAA)纳米粒子。通过调节whey的量实现了对纳米粒子粒径的控制，得到多种粒径的whey-PAA纳米粒子。我们选择了163 nm的whey-PAA纳米粒子作为载体，高效地负载了抗肿瘤药物阿霉素(Doxorubicin，DOX)，载药量达到了23％。体外细胞毒性实验表明，载药纳米粒子展示了与同浓度裸药相当的细胞毒性，而空白纳米粒子没有任何细胞毒性。平面细胞摄取和三维多细胞肿瘤球(multicellular tumor spheroids，MCTS)摄取实验以及通过纳米粒子与细胞器的共定位实验确认了纳米粒子是通过胞吞的机制进入细胞的。载药纳米粒子能够渗透到MCTS内部较深的区域，而裸药DOX仅能分布在MCTS的边缘部位。最后，我们通过近红外荧光活体成像技术考察了载药纳米粒子的体内分布和肿瘤靶向能力，测定了载药纳米粒子中的药量在荷瘤小鼠血液、心脏以及肿瘤的分布。结果表明，载药纳米粒子不仅可以通过被动靶向和长循环的作用大量富集到肿瘤区域，还可以降低DOX在心脏部位的富集从而减轻DOX引起的心脏毒性。　　(2)利用蛋白质大分子酪蛋白(casein)与单体AA形成高分子-单体对反应体系，通过引发AA聚合，利用casein与PAA之间的静电作用，制备了酪蛋白-聚丙烯酸(casein-PAA)纳米粒子。我们使用转谷氨酰胺酶（Transglutaminase，TGase）作为交联剂交联纳米粒子中的casein部分。随后，通过透析的方法和调节透析介质的pH值，使PAA从纳米粒子中完全移除，最终得到纯的casein纳米粒子。制备的纯casein纳米粒子在水相中可以很好的分散和稳定，并且可以很好的负载抗肿瘤药物顺铂（cisplatin，CDDP），所得到的载药纳米粒子的粒径约为257 nm，载药量可达到10％。体外细胞毒性实验表明负载CDDP的酪蛋白纳米粒子与自由药物相比，有较为相当的细胞毒性。不论是在37℃还是4℃这些酪蛋白纳米粒子都可以很好的穿透3D细胞，这说明酪蛋白纳米粒子能够通过非胞吞主导的摄取机制穿透细胞障碍并达到3D细胞模型的深处区域。通过活体成像技术以及电感耦合等离子质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)分析表明，CDDP负载的酪蛋白纳米粒子有优越的肿瘤靶向能力，使得足够量的CDDP负载的纳米粒子富集到肿瘤区域。抗肿瘤实验也表明:相对于自由CDDP，负载CDDP的酪蛋白纳米粒子更好的抑制了肿瘤的生长，延长了小鼠的生存率。纳米粒子的肿瘤渗透实验表明:纳米粒子到达肿瘤部位后随着时间的推移可穿透肿瘤血管到达肿瘤深处，并且使CDDP渗透到肿瘤深处影响远离血管的肿瘤细胞。(3)使用酪蛋白酸钠(sodium caseinnate)，壳聚糖(chitiosan，CS)，人血清白蛋白(HSA)和明胶(gelatin，GEL)作为生物大分子，苯硼酸基丙烯酰胺(APBA)作为可聚合单体，通过高分子-单体对体系制备了酪蛋白-聚间苯硼酸基丙烯酰胺(casein-PAPBA)，壳聚糖-聚间苯硼酸基丙烯酰胺(CS-PAPBA)，人血清白蛋白-聚间苯硼酸基丙烯酰胺(HSA-PAPBA)和明胶-聚间苯硼酸基丙烯酰胺(GEL-PAPBA)纳米粒子，粒径均在100 nm左右。近红外荧光活体成像表明这几种纳米粒子均可以通过EPR效应有效地富集到肿瘤区域。三维多细胞肿瘤球摄取实验表明这些纳米粒子在MCTS中具有相似的渗透能力，然而我们考察了这些纳米粒子在体内实体肿瘤中的渗透现象，研究发现这些粒径基本一致的纳米粒子在实体肿瘤中的渗透能力却不一样。CS-PAPBA，HSA-PAPBA和GEL-PAPBA三种纳米粒子通过EPR效应富集到肿瘤后，均位于肿瘤血管附近，无法渗透到肿瘤的内部，而casein-PAPBA纳米粒子表现出了较好的渗透能力，有大约一半的casein-PAPBA纳米粒子从肿瘤血管区域渗透到肿瘤的内部。考虑casein-PAPBA纳米粒子与其他三种纳米粒子的区别，我们推测这种卓越的渗透能力是由纳米粒子表面的casein引起的。我们发现提高casein-PAPBA纳米粒子的注射量能够更好的促进casein-PAPBA纳米粒子在肿瘤中的渗透。我们将casein-PAPBA纳米粒子和GEL-PAPBA纳米粒子负载铂类抗肿瘤药物米铂(DACHPt)，得到了满意的载药量和体外释放特性。体内抗肿瘤实验表明相同药量的casein-PAPBA载药纳米粒子表现出了比GEL-PAPBA载药纳米粒子更好的抗肿瘤效果，这说明相比于只能渗透到肿瘤血管附近的GEL-PAPBA纳米粒子，能够渗透更远的casein-PAPBA纳米粒子能够将药物运输到肿瘤内部区域，影响肿瘤内部的肿瘤细胞，从而得到更好的抗肿瘤效果，同时高剂量的负载DACHPt的casein-PAPBA纳米粒子有着最好的肿瘤渗透能力，能够将药物带入到肿瘤更深的内部区域，杀死更多的肿瘤细胞。