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近年来，纳米技术在癌症领域的应用呈指数级的增长。特别是纳米颗粒为设计和调整其他类型治疗不能达到的效果提供了机会，并显示出作为新一代癌症治疗药的光明前景。在癌症的治疗中，只有癌细胞被杀死而正常细胞没有受到伤害的靶向治疗已经变得越来越可取。纳米颗粒的引入为癌症的靶向治疗带来了新的材料和途径。这些纳米颗粒同时具有成像指导和早期诊断的功能。如何将纳米颗粒精确定位于病灶并且结合多种治疗方式来提高肿瘤的治愈率仍是亟需解决的问题。此外，由于肿瘤多样性和复杂性，单一的治疗手段难以达到预期的疗效。本文构建外源刺激和肿瘤微环境响应的多功能纳米载体用于肿瘤的诊断和多模式联合治疗，本文的主要研究结果如下：
(1)制备了一种对肿瘤部位光声(PAI)和CT双模态成像并对其靶向药物/光热治疗的多功能纳米探针。该探针是以纳米金星为核包覆介孔二氧化硅后，将阿霉素通过静电吸附装载在介孔孔道中，再包裹一层靶向温敏性磷脂膜封堵孔道。该多功能纳米探针具有良好的分散性和稳定性，介孔孔径约2.1nm，水合粒径约为208nm。体外研究表明载药探针有优秀的光控释药能力，激光照射4次后阿霉素累积释放量为72.75±4.37%，显著高于对照组。该靶向探针具有较低的细胞毒性，探针浓度为57.75μg·mL-1时HeLa细胞的存活率仍高达72.75±4.37%。体外和体内实验结果表明，该多功能探针可对叶酸受体高表达的肿瘤进行靶向性PAI和CT双模态成像，同时可利用近红外光实现介孔孔道内抗肿瘤药物的可控释放，达到药物和光热联合治疗目的。实验中5只荷瘤裸鼠经载药探针和光热联合治疗后只有1只肿瘤复发，22天后肿瘤平均体积要较单独化疗和单独热疗组显著降低，显示联合治疗效果显著优于单一模式治疗效果。因此该探针在肿瘤的早期诊断和治疗方面应用有很大的潜力。
(2)设计了一种具有pH/超声双响应、肿瘤同源靶向、低光毒性的的多功能仿生纳米探针用于肿瘤的NO气体疗法与声动力的协同治疗。该探针由亚硝基谷胱甘肽(GSNO)和二氢卟吩(Ce6)一锅法装载到沸石咪唑骨架结构材料(ZIF-8)中，然后在ZIF-8外包裹一层同源肿瘤细胞膜。实验结果证明了该探针具有优秀的生物相容性，可通过肿瘤细胞膜上的黏附蛋白对同源肿瘤进行特异性识别并在肿瘤组织中富集。肿瘤组织弱酸环境使药物得以释放，同时超声也可以加速该探针的降解，触发GSNO释放NO和激发Ce6产生活性氧，从而使NO与活性氧反应生成杀灭活性更高的过氧亚硝酸盐(ONOO-)和其它活性氮种类(RNS)，显著抑制了肿瘤的生长，实现了NO气体疗法与声动力治疗对肿瘤的协同治疗。超声的多次刺激也使肿瘤缺氧问题得到缓解，显著提高了NO气体疗法和声动力协同治疗肿瘤的效果。本工作提出了一种高效的气体疗法-声动力协同治疗模式，充分的利用了超声的优势，为癌症的有效治疗开辟一条新的思路。
(3)构建了一种可生物降解性的具有线粒体靶向功能的智能纳米载药平台，其具有pH响应释药和拟酶催化功能，采用具有高穿透深度的超声作为激发源将其作为高效的产ROS载药平台用于肿瘤的化疗和声动力联合治疗。体外实验结果表明该探针对Ce6和DOX的载药率达到了61.65±1.18%和65.03±1.82%，探针可以在弱酸环境中降解，使DOX释放率达到63.91±1.67%。体内实验结果显示，该探针具有良好的生物安全性，在注射后3h即在肿瘤部位达到最大富集，且24h后被清除体外。治疗结果显示该纳米探针能够有效清除肿瘤，效果十分显著，实验中荷瘤小鼠经化疗和SDT联合治疗后肿瘤消除，60天后仍然健康存活没有出现复发，这不仅源于其可以实现线粒体靶向并利用铂颗粒提高肿瘤微环境氧含量而增强SDT效果，而且也在于其可利用弱酸性肿瘤微环境促使药物释放实现化疗与SDT的增强联合治疗。该探针为开发基于ROS治疗恶性肿瘤的纳米平台提供了一种有效的策略。
综上所述，本文主要构建具有成像和多种治疗方式联合使用的多功能探针，同时利用外源激光或者超声波刺激及肿瘤组织特殊的微环境实现了药物控制释放。为探索多模式联合治疗提拱了新的策略和依据。
(1)制备了一种对肿瘤部位光声(PAI)和CT双模态成像并对其靶向药物/光热治疗的多功能纳米探针。该探针是以纳米金星为核包覆介孔二氧化硅后，将阿霉素通过静电吸附装载在介孔孔道中，再包裹一层靶向温敏性磷脂膜封堵孔道。该多功能纳米探针具有良好的分散性和稳定性，介孔孔径约2.1nm，水合粒径约为208nm。体外研究表明载药探针有优秀的光控释药能力，激光照射4次后阿霉素累积释放量为72.75±4.37%，显著高于对照组。该靶向探针具有较低的细胞毒性，探针浓度为57.75μg·mL-1时HeLa细胞的存活率仍高达72.75±4.37%。体外和体内实验结果表明，该多功能探针可对叶酸受体高表达的肿瘤进行靶向性PAI和CT双模态成像，同时可利用近红外光实现介孔孔道内抗肿瘤药物的可控释放，达到药物和光热联合治疗目的。实验中5只荷瘤裸鼠经载药探针和光热联合治疗后只有1只肿瘤复发，22天后肿瘤平均体积要较单独化疗和单独热疗组显著降低，显示联合治疗效果显著优于单一模式治疗效果。因此该探针在肿瘤的早期诊断和治疗方面应用有很大的潜力。
(2)设计了一种具有pH/超声双响应、肿瘤同源靶向、低光毒性的的多功能仿生纳米探针用于肿瘤的NO气体疗法与声动力的协同治疗。该探针由亚硝基谷胱甘肽(GSNO)和二氢卟吩(Ce6)一锅法装载到沸石咪唑骨架结构材料(ZIF-8)中，然后在ZIF-8外包裹一层同源肿瘤细胞膜。实验结果证明了该探针具有优秀的生物相容性，可通过肿瘤细胞膜上的黏附蛋白对同源肿瘤进行特异性识别并在肿瘤组织中富集。肿瘤组织弱酸环境使药物得以释放，同时超声也可以加速该探针的降解，触发GSNO释放NO和激发Ce6产生活性氧，从而使NO与活性氧反应生成杀灭活性更高的过氧亚硝酸盐(ONOO-)和其它活性氮种类(RNS)，显著抑制了肿瘤的生长，实现了NO气体疗法与声动力治疗对肿瘤的协同治疗。超声的多次刺激也使肿瘤缺氧问题得到缓解，显著提高了NO气体疗法和声动力协同治疗肿瘤的效果。本工作提出了一种高效的气体疗法-声动力协同治疗模式，充分的利用了超声的优势，为癌症的有效治疗开辟一条新的思路。
(3)构建了一种可生物降解性的具有线粒体靶向功能的智能纳米载药平台，其具有pH响应释药和拟酶催化功能，采用具有高穿透深度的超声作为激发源将其作为高效的产ROS载药平台用于肿瘤的化疗和声动力联合治疗。体外实验结果表明该探针对Ce6和DOX的载药率达到了61.65±1.18%和65.03±1.82%，探针可以在弱酸环境中降解，使DOX释放率达到63.91±1.67%。体内实验结果显示，该探针具有良好的生物安全性，在注射后3h即在肿瘤部位达到最大富集，且24h后被清除体外。治疗结果显示该纳米探针能够有效清除肿瘤，效果十分显著，实验中荷瘤小鼠经化疗和SDT联合治疗后肿瘤消除，60天后仍然健康存活没有出现复发，这不仅源于其可以实现线粒体靶向并利用铂颗粒提高肿瘤微环境氧含量而增强SDT效果，而且也在于其可利用弱酸性肿瘤微环境促使药物释放实现化疗与SDT的增强联合治疗。该探针为开发基于ROS治疗恶性肿瘤的纳米平台提供了一种有效的策略。
综上所述，本文主要构建具有成像和多种治疗方式联合使用的多功能探针，同时利用外源激光或者超声波刺激及肿瘤组织特殊的微环境实现了药物控制释放。为探索多模式联合治疗提拱了新的策略和依据。