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动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）是一类以脂质斑块在血管壁上沉积为特征的慢性炎症疾病。通常认为,酒精、高血脂、烟草烟雾等外源性刺激导致血管内皮细胞受损,这会引起单核细胞向血管损伤处的招募、浸润,随后分化成为巨噬细胞（macrophage,Mφ）,同时还伴随着血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells,VSMCs）向血管内膜的迁移和增殖。Mφ和VSMCs吞噬脂质,发生转化形成泡沫细胞,并逐渐发展为炎性脂质斑块。这些斑块往往具有隐匿性和破裂的突发性。近年来,由AS斑块破裂所导致的急性心脑血管事件的发生率居高不下,已成为人类生命安全的第一大威胁。现阶段,如何有效诊断、治疗AS是医学领域亟待解决的难题。目前,人们已利用多种影像技术研究斑块负荷和性质成分,以此对AS做出诊断。但这些常规影像技术通常是显示、比较器官发生的器质性改变,不能发现器质性改变前异常的细胞或分子水平的变化,因而无法对AS做出早期判断预防。AS常规治疗方法主要包括药物控制、临床手术治疗。然而,这些治疗方法也存在明显不足:药物特异性普遍不强,在体内靶向性、调控方式不可控,容易对肝、肠胃、肌肉等造成毒副作用。而手术治疗则不能从根本上阻止斑块的发展和改善斑块的不稳定性。再加上AS,特别是与心血管疾病紧密相关的主动脉弓、颈动脉和冠状动脉内的病变,主要分布在体内较深处,如何实现AS的早期诊断、发展评估并进行安全有效的干预,仍然是心血管研究领域的艰巨挑战。近年来,纳米技术与医学、生物学的交叉融合发展取得了长足的进步,许多基于纳米材料的诊疗方法引起广泛关注和研究。首先,纳米材料的光学性能独特,例如上转换纳米材料在长波长近红外光的激发下发出短波长紫外光或可见光;硫化铜（copper sulfide,CuS）纳米颗粒具有很高的光热转换效率;氧化型石墨烯（graphene oxide,GO）纳米材料则是一种广谱型的猝灭剂等。其次,纳米材料形貌、大小、表面性能易调节,可以组装特异性识别基团,使其具有主动靶向性,并能在细胞或蛋白水平实现动态观察和精准调控,极大程度提高诊断的灵敏度和治疗的有效性。此外,纳米材料的尺寸、形貌等一系列理化性质与纳米材料安全性密切相关,可以根据实际生物学需要,通过调整纳米材料的理化性质降低纳米材料细胞毒性,既能实现疾病的有效诊疗又不会引发其它的危害。因此,纳米材料为解决AS诊疗在临床应用方面存在的问题,带来了机遇和思路。目前基于纳米材料的AS诊疗方法通常只检测单一标志物或是装载药物、抑制剂等,但是没有一种生物标志分子是持续、不变的表达,并且装载的药物依然存在潜在的细胞毒性,可能难以达到预期的诊断、治疗效果。为了解决以上问题,我们对上转换-二氧化硅复合纳米材料、CuS纳米颗粒、GO纳米片进行进一步优化和升级,构建了一系列智能纳米探针,用于特异性检测、原位成像AS生物标志分子在活细胞内的活性变化、浓度变化、亚细胞定位等,或在细胞及小鼠体内高时空、高分辨率精准调控细胞功能,有望为AS的早期诊断、精准治疗以及发展评估提供新方法和新工具;另外,我们初步探索了金纳米材料的形貌对血管相关细胞功能蛋白氧化修饰的影响,以期为用于AS诊疗的探针的构建提供保障。具体包括:1.Mφ的泡沫样变是早期动脉粥样硬化的重要标志。CD36作为介导Mφ摄取氧化性低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein,oxLDL）的跨膜糖蛋白受体,它的活化及其与oxLDL的结合是泡沫细胞形成的关键。因此,我们在Mφ表面构建了位点特异性发光共振能量转移系统,该策略依赖于将修饰有CD36抗体、SiO2包覆的上转换发光纳米颗粒（UCNPs@SiO2-CD36）用作能量供体,靶向定位Mφ膜上的CD36,DiI-oxLDL为能量受体,实现了Mφ泡沫样变中CD36-oxLDL结合和CD36激活的同时成像,有助于Mφ泡沫样变的检测与评估。此外,利用这种新型纳米探针,我们研究了活性氧（reactive oxygen species,ROS）信号增强oxLDL与CD36结合的机制,结果表明ROS,尤其是O2·-通过改变内皮通透性、促进CD36聚集来增加CD36-oxLDL结合,最终增加了oxLDL的摄取和内化。基于以上优点,该纳米探针可能为细胞水平监测AS的发生、阐明AS信号通路提供一个有用的生物平台。2.VSMCs也是泡沫细胞的主要来源。TRPV1作为调控VSMCs自噬的上游关键蛋白,它的打开能激活自噬信号通路、抑制泡沫样变。因此,我们在CuS纳米颗粒表面修饰上能够靶向TRPV1的特异性抗体组装成CuS-TRPV1,借助近红外激光,精准控制VSMCs膜表面TRPV1的开关。当激光照射时,CuS放热打开VSMCs表面TRPV1通道并造成Ca2+内流。Ca2+通过AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）信号通路激活细胞自噬,阻止VSMCs泡沫细胞的形成。CuS-TRPV1还具有光声造影特性。该纳米开关在高脂饲养的ApoE-/-小鼠体中有效减少了动脉粥样硬化斑块的形成,极大程度提高了AS治疗的精准性、有效性和安全性。3.在AS中晚期斑块中,高浓度的oxLDL会引起VSMCs的异常凋亡,并最终诱发斑块破裂,增加心血管疾病发病的风险。凋亡诱导因子（apoptosis inducing factor,AIF）从线粒体的释放及其核转运是VSMCs凋亡的重要信号。因此,我们以AIF为靶标,构建基于GO和DNA杂合体自组装的纳米传感器。该纳米传感器可以选择性的定位在VSMCs细胞质中,并且不产生荧光信号。当细胞受到凋亡刺激时,AIF从线粒体释放到细胞质中并与纳米传感器相互作用,使得结合了AIF的DNA杂合体从GO上脱离,发出明亮的荧光信号。该纳米传感器对AIF响应讯速、灵敏度高、选择性好,使直接可视化VSMCs中AIF释放成为可能。另外,AIF与DNA杂合体的结合还阻碍了其核转运进程。这不仅实现了VSMCs异常凋亡的监测和抑制,还有望用于动脉粥样硬化斑块破裂风险的评估和病变进程的延缓。4.许多纳米材料以其独特理化优势为AS的诊断和治疗带来新的思路和方法。其中,金纳米颗粒（Au NPs）因其性质稳定、易修饰、光学特性可调、光热转换能力高等优势,能作为AS诊疗的强有力工具。近年来的一些研究却表明金纳米颗粒具有形状、尺寸、表面修饰等多种理化性质依赖性的细胞毒性,如引起ROS的过量产生。而在AS中,ROS可作为内皮细胞损伤的始动因子直接导致或加速AS病程的进展。开展Au NPs应用的同时同步评估其潜在毒性风险至关重要。目前研究多侧重于ROS氧化应激损伤的结果,对血管内皮细胞功能蛋白的氧化修饰过程关注较少。考虑到ROS的强氧化性和高反应活性,蛋白质氧化修饰有可能是隐藏在细胞损伤、凋亡等分子事件背后的调控开关。因此,我们拟比较金纳米棒、金纳米球、金纳米三角片以及金纳米星对内皮细胞功能蛋白氧化修饰的影响,这对今后AS诊疗中智能纳米探针的合理设计具有指导意义。