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现在,癌症已成为死亡的主要原因之一,并且严重威胁人类的健康和生存。碳纳米材料因其光学抗癌活性而被广泛应用于生物医药研究领域,常用的有单壁碳纳米管,氧化石墨烯和富勒烯等。其中,单壁碳纳米管和氧化石墨烯因具有很好的光热转换特性可作为光热转换剂,而富勒烯则利用光动力学效应发挥治疗作用。尽管上述三种碳纳米材料具有诸如中空结构和大的表面积,稳定的物理化学性质以及良好的生物相容性等优异性能,但其作为药物转运载体仍存在缺陷:水溶性较差,对肿瘤细胞缺乏特异的靶向性,不能将药物主动地运输到靶点部位。透明质酸作为一种天然多糖,其中一个独特性质就是可以特异性结合多种肿瘤细胞表面过表达的CD44受体,从而实现对多种肿瘤细胞的主动靶向性。综上所述,本课题中,运用透明质酸修饰碳纳米材料,从而改善它们作为药物转运载体的缺陷,提高载体对肿瘤的主动靶向性。首先,通过乙二胺作为连接臂,利用羧基与氨基之间的酰胺化反应,将透明质酸修饰到单壁碳纳米管,氧化石墨烯及富勒烯上得到HA-SWNT,HA-GO和HA-C60三种靶向碳纳米材料;然后进行如下表征:紫外全波长扫描以及红外光谱扫描验证了透明质酸对碳纳米材料的成功修饰;透射电镜扫描及能谱分析更直观准确地证明了上述结果,紫外分光光度法定量的考察了靶向碳纳米材料中各成分的含量;体外光热转换实验证明了HA-SWNT和HA-GO优异的光热转换性能。然后,以人乳腺癌细胞MCF-7作为肿瘤细胞模型进行靶向碳纳米材料的细胞学评价。通过荧光显微镜和激光共聚焦显微镜以及流式细胞仪分别定性和定量地比较三种靶向碳纳米材料在肿瘤细胞中的摄取情况,结果表明:肿瘤细胞对HA-GO的摄取速度最快,其次是HA-C60,HA-SWNT则摄取最慢。接着使用活性氧试剂盒检测上述三种载体在可见光照射下的活性氧产生情况,结果显示:在532 nm激光照射下,HA-C60的活性氧产量明显高于HA-SWNT和HA-GO,即HA-C60表现出很好的光动力学性能。为考察三种靶向碳纳米材料在有/无激光照射下对MCF-7的细胞毒作用程度的差异,本课题采用磺酰罗丹明B比色法(SRB法)进行实验,发现未经激光照射时,HA-GO对细胞的抑制作用最强,HA-C60次之,HA-SWNT最弱,这与肿瘤细胞对三者的摄取程度是一致的;在激光照射后,HA-SWNT的抑制作用最强,HA-GO次之,HA-C60最弱,这与三者的光疗性能相关。另外,还运用流式细胞仪考察了靶向碳纳米材料对肿瘤细胞周期及凋亡的影响,结果表明靶向碳纳米材料可将肿瘤细胞阻滞在G1期,并且能够诱导肿瘤细胞凋亡。最后,利用S180荷瘤小鼠作为肿瘤在体模型,连续给药数次,期间每日称重,量取瘤体积,给药结束后处死荷瘤小鼠,取出各主要脏器及瘤,制备病理切片并在显微镜下观察其病理变化情况,实验结果表明靶向碳纳米材料及激光照射未影响小鼠的生理机能,而对肿瘤组织则表现出一定的抑制作用,且三种靶向碳纳米材料的体内外抑制肿瘤效果一致;并利用活体成像法证明靶向碳纳米材料对肿瘤具有特异靶向性。