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纳米技术的蓬勃发展使得其能够合成具有均一尺寸,形貌,生物活性和催化能力的纳米粒子,这极大的推动了纳米医学领域的重大进步。更具体地说,在过去的十年中,科学家已经认识到纳米医学具有高度可操作性,因此它已经成为主流的科学学科。纳米医学主要由它在细胞和血管内的相互作用以及在血管内和间质转运之间的相互作用所控制。 本论文首先合成了一系列功能性纳米粒子并将它们用作药物载体进而最小化血液循环中药物的提前泄露和最大化靶向肿瘤的药物输送。而且,纳米粒子的磁性或光学性质赋育了设计的纳米药物具有癌症诊断一体化以及协同治疗的能力。除此之外,还发现一些具有酶活性的纳米粒子可以控制细胞内的生物化学反应,进而诱导细胞和细菌的死亡。得到的主要结论有: 1.基于金纳米笼@透明质酸,构建了一个多重刺激响应的纳米药物用于精准的细胞内药物释放。通过透明质酸与癌细胞表面CD44的相互作用,设计的纳米药物可以特异性靶向癌细胞。体外实验表明,本文的纳米药物只有被癌细胞内吞后才能释放药物,这极大的提高药物的治疗效果和降低其毒副作用。此外,通过利用金纳米笼的光热转换性质,近红外刺激可以加快药物的释放进而提高其治疗效果。因此,活体实验表明化疗和光热治疗的结合完全的抑制了肿瘤的生长,呈现出一个优异的协同效应。 2.常用的化疗药物阿霉素可以作为肿瘤微环境的调控剂。它不仅可通过诱导免疫原性死亡引发肿瘤特异性的免疫反应,而且还可以通过抑制调节性T细胞的的免疫抑制活性来逆反肿瘤微环境的免疫抑制机制,这两个效应极大的提高了CpG-AgNCs的免疫活性。此外,本文的纳米载体二氧化锰纳米片不仅可以同时负载阿霉素和CpG-AgNCs,而且还可以加快它们被癌细胞的内吞以及在细胞内的快速释放从而进一步提高CpG-AgNCs的免疫反应。更重要的是,基于CpG-AgNCs的荧光性质和Mn2+的T1磁共振成像能力,纳米药物实现了肿瘤微环境活化的双模肿瘤成像。 3.首次利用纳米酶的自组装构建了一个仿生的纳米花体系,该体系不需要任何外界刺激,即可催化细胞内发生串联的生物化学反应,使其在正常氧气和缺氧的条件下均可产生活性氧物种。在构建该纳米药物时,首先合成了PtCo纳米颗粒,然后将其用于控制MnO2的生长。通过调控反应物的比例,合成了具有显著催化能力且高度有序的MnO2@PtCo纳米花。其中,PtCo作为氧化物模拟酶,而MnO2作为过氧化氢模拟酶。基于此,MnO2@PtCo纳米花不仅可以减缓肿瘤缺氧的微环境,还可以通过活性氧调控的机制诱导癌细胞的凋亡。 4.构建了一种高效的杂交纳米酶,它可以活化生理浓度的H2O2来对抗细菌感染。金纳米和超薄石墨相烯碳化氮的结合物极大的提高了碳化氮的过氧化物酶活性,可以更有效的将H2O2转变为高活性氧物种·OH自由基。基于这一优势,第一次实现了利用生理安全水平的H2O2用于抗菌。此外,本文的体系不仅可以有效的杀死耐药的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,而且还具有分解已经成熟的生物被摸和阻止形成新被摸的能力。更重要的是,活体实验表明本文的体系可以有效的预防细菌感染和加快伤口的治愈速度。