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水溶性的功能化富勒烯衍生物由于其特有的物理化学性质而被广泛地应用于生物医药学领域。多羟基化富勒烯衍生物尤其是含钆的内包金属富勒醇被证实是一种理想的高效低毒的抗肿瘤化学治疗纳米结构材料，并且对免疫系统具有较好的调节活性。然而对于富勒醇是如何发挥免疫调节作用的相关机制仍然不是很清楚。在本文中，以机体内最重要的免疫细胞如巨噬细胞、淋巴细胞及树突状细胞为研究对象，我们对两种经典的富勒醇Gd@C82(OH)22和C60(OH)22的免疫调节特性及相关机制进行了探讨，开展了以下四个方面的研究工作。 首先，为了证实富勒醇是否能被免疫细胞摄取然后作用于免疫细胞，基于同步辐射技术，我们利用软X射线扫描透射显微镜对金属富勒醇的细胞内摄入和定位进行了观察成像。在高达30 nm的空间分辨能力下，我们首次观察到巨噬细胞对金属富勒醇的持续摄入及亚细胞分布情况。接下来我们以小鼠原代腹腔巨噬细胞为主要研究对象，发现经Gd@C82(OH)22和C60(OH)22暴露后，巨噬细胞被活化，表现在细胞增殖能力及吞噬能力明显增强。巨噬细胞分泌前炎症因子IL-1β，IL-18明显增多。说明富勒醇能够促进巨噬细胞的炎症应答。 第二，我们对富勒醇促进巨噬细胞炎症应答的免疫调节机制进行了研究。在蛋白水平，我们发现富勒醇能够促进caspase-1的活化继而上调NLRP3的表达水平。通过小RNA干扰实验，进一步证实NLRP3炎症小体而不是NLRC4炎症小体参与了富勒醇介导的IL-1β，IL-18的生成。而相关的上游影响因素，如钾离子外流和P2X7受体的激活对于富勒醇介导的NLRP3炎症小体的活化以及IL-1β的生成也是必需的。值得注意的是，与绝大部分已经证实的材料不同，富勒醇不需要任何辅助刺激物如LPS的预处理就能够独立促进巨噬细胞分泌IL-1β。这一结论经过进一步地检测IL-1β的mRNA水平和pro-IL-1β的蛋白水平后被证实。NF-κB激活核转移免疫荧光结果说明富勒醇尤其是Gd@C82(OH)22通过激活NF-κB通路上调巨噬细胞内pro-IL-1β的表达。利用MyD88、TLR4和TLR2基因敲除小鼠，我们发现富勒醇通过激活细胞上的TLRs启动信号转导从而引起炎症应答。有意思的是，Gd@C82(OH)22主要通过TLR4/MyD88途径发挥作用，与TLR2无关。而C60(OH)22则是表现出对多种TLRs/MyD88通路甚至是非MyD88依赖途径的激活作用。至此，我们的工作证实了富勒醇特别是Gd@C82(OH)22能够显著地活化巨噬细胞，并且同时通过TLRs/MyD88/NF-κB通路和激活NLRP3炎症小体两条途径促进前炎症因子IL-1β的生成。 第三，我们通过体外建立共培养体系来模拟体内巨噬细胞对肿瘤细胞早期生长的影响。结果发现，加入了富勒醇以后，上室的肿瘤细胞的生长被明显抑制，而富勒醇本身对肿瘤细胞并没有直接的杀伤作用。经过对暴露后的巨噬细胞的上清中40种细胞因子的检测，我们发现尤其是在Gd@C82(OH)22处理组，多达10种以上的细胞因子被上调了3倍以上。这一结果可能能够支持解释Gd@C82(OH)22更出色的抗肿瘤效果。与前面的工作相一致的是，包括IL-1β在内的几乎所有被富勒醇上调的细胞因子，在MyD88敲除小鼠分离出来的巨噬细胞中的分泌水平明显减少。而MyD88，TLR4和TLR2缺失的树突状细胞对富勒醇的成熟应答也有不同程度的受损，进一步证实了富勒醇的免疫调节活性与TLRs/MyD88通路密切相关。 第四，我们使用C60(OH)22作为三种重组丙肝蛋白疫苗——HCV-E1，HCV-E2和HCV-T的佐剂对小鼠进行免疫。发现C60(OH)22能够同时增强小鼠对HCV特异性的体液免疫和细胞免疫应答，C60(OH)22可进一步增强壳聚糖介导的佐剂疫苗效应。这些结果说明富勒醇同样能够发挥出色的蛋白疫苗佐剂效果。 综上所述，我们的研究工作在一定程度上丰富了多羟基化富勒烯衍生物的免疫调节性质的相关信息。为富勒烯在免疫治疗方面的潜在应用提供了新的参考。