恶性肿瘤严重威胁着人类健康。手术、化疗、放疗、生物治疗、光动力学疗法、中医中药等是目前常用的治疗方法,然而单纯依靠某一种治疗方法很难取得理想的效果,利用多学科的优势资源,将多种治疗手段有机地结合起来,以达到更佳治疗效果的肿瘤综合治疗(synthetic therapy)是肿瘤治疗当前热点,已成为肿瘤治疗的基本原则。化疗仍是迄今为止主要的肿瘤治疗手段,临床化疗失败的一个重要原因是肿瘤多药耐药(multidrug resistance,MDR),对其有效逆转和诊断尤为迫切。随着纳米科技的迅猛发展,纳米材料在肿瘤诊断和治疗中显示出了极大的优势和巨大的应用潜力。本论文将纳米氧化锌(ZnO nanorods)、纳米二氧化钛(TiO2 nanoparticles)的研究应用扩展至肿瘤综合治疗方向,主要研究内容如下:　　 第一部分:氧化锌纳米棒介导肿瘤综合治疗及其分子机理的实验研究　　 目的:　　 本部分旨在探讨基于纳米氧化锌介导肿瘤综合治疗及其分子机理,为临床应用提供理论和实验依据。　　 方法:　　 采用简便室温固相的方法合成氧化锌纳米棒,透射电镜(Transmissionelectron microscope,TEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对其进行表征；通过物理吸附、化学键合(螯合反应)的方法将柔红霉素(daunorubicin,DNR)包封于纳米氧化锌上,制备柔红霉素-氧化锌纳米复合物(DNR-ZnOnanocomposites,DNR-ZnO),用作药物传输系统(drug delivery system,DDS):流式细胞仪、荧光显微镜检测纳米氧化锌作为药物载体促进肝癌SMMC-7721细胞对柔红霉素的吸收；3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide,MTT)法评价纳米氧化锌对SMMC-7721细胞的细胞毒性及光动力学治疗(photodynamic therapy,PDT)作用；MTT法、4',6-二脒基-2-苯基吲哚(4',6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)荧光染色研究柔红霉素-氧化锌纳米复合物联合紫外光照(ultravioletirradiation)发挥药物载体和光敏剂双重角色,即联合化疗、光疗多手段对SMMC-7721细胞增殖、诱导凋亡的效应。进一步用逆转录-聚合酶链反应(reversetranscription polymerase chain reaction,RT-PCR)和Western Blot检测Bax、Bcl-2、Caspase9、Caspase3的基因和蛋白表达水平,阐明其抗肿瘤分子机理。　　 结果:　　 制得的ZnO形貌为纳米棒,棒的平均宽度为20 nm、平均长度为50nm;纳米氧化锌可作为药物载体,形成柔红霉素-氧化锌纳米复合物,包封率和载药量分别为75.28±6.43％和20.08±2.36％,该复合物作为药物传输系统具有pH敏感性智能控释的特性,可增强柔红霉素在肝癌SMMC-7721细胞内蓄积,提高化疗效果；氧化锌纳米棒细胞毒性小,紫外光激发下可产生活性氧(reactive oxygenspecies,ROS),抑制肿瘤细胞增殖,可用于肿瘤光动力学治疗；而且,柔红霉素-氧化锌纳米复合物联合紫外光照,待药物柔红霉素在肝癌SMMC-7721细胞细胞内释放后,载体氧化锌纳米棒二次发挥功能,即作为光敏剂予紫外光激发下,光动力学治疗肿瘤,再次打击肿瘤细胞,化疗、光疗协同,进一步提高抗肿瘤效应；通过上调Bax、Caspase9、Caspase3的基因和蛋白表达,下调Bcl-2的基因和蛋白表达,诱导肿瘤细胞凋亡,是纳米氧化锌介导肿瘤综合治疗的主要分子机理。　　 结论:　　 柔红霉素-氧化锌纳米复合物联合紫外光照,集光疗、化疗、靶向、缓控释四特性于一体,多途径高效抑制肿瘤,纳米氧化锌可介导肿瘤综合治疗。因此,本实验为肿瘤综合治疗提供了一种新思路、新方法。　　 第二部分:纳米生物技术逆转和诊断肿瘤多药耐药的实验研究　　 目的:　　 本部分探讨超声介导二氧化钛纳米颗粒(TiO2 nanoparticles)携载柔红霉素跨膜转运的新方法对白血病多药耐药细胞K562／A02的逆转作用及其机制;还探讨基于柔红霉素-碳纳米管超分子识别,高灵敏、强特异的新型生物传感法快速、早期诊断白血病多药耐药。　　 方法:　　 物理吸附、化学键合(螯合反应)的方法制备纳米TiO2颗粒携载柔红霉素的纳米载药体系:柔红霉素-二氧化钛复合物(DNR-TiO2 complexes,DNR-TiO2)；低频低能的温和超声介导纳米药物载体跨膜转运；电化学方法测定白血病多药耐药细胞K562／A02对药物柔红霉素的吸收；MTT法检测对细胞增殖的抑制作用；免疫组化法检测Caspase3的表达。　　 构建多壁碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)修饰的玻碳电极,电化学循环伏安法、接触角进行表征；以药物柔红霉素为分子探针,直接将修饰电极置于肿瘤细胞悬液中,均相、游离、无需标,基于碳纳米管-柔红霉素超分子识别作用,考察纳米界面上探针分子与白血病敏感细胞K562、多药耐药细胞K562／A02作用后的电化学信号,选择性地检测由K562／A02的“药泵”作用排至胞外的柔红霉素分子,以此定性地鉴别和检出肿瘤多药耐药细胞；不同比例地混合K562和K562／A02白血病细胞,模拟肿瘤细胞中发生多药耐药的程度,根据它们的电化学信号强度定量地评估肿瘤细胞中多药耐药细胞出现的比例。　　 结果:　　 纳米TiO2颗粒无明显细胞毒作用,可用作携载柔红霉素,柔红霉素-二氧化钛纳米载药体系的包封率和载药量分别为65.46±6.82％和20.63±3.55％；电化学结果显示:柔红霉素-二氧化钛纳米载药体系(TiO2:10μg／mL；DNR:10μg／mL)联合超声,相比单独使用柔红霉素、柔红霉素联合超声、柔红霉素-二氧化钛纳米载药体系,明显增加K562／A02细胞对柔红霉素的吸收；MTT结果表明:柔红霉素-二氧化钛纳米载药体系联合超声明显增强K562／A02对柔红霉素的敏感性,抑制率为53％,显著高于单独使用柔红霉素的26％、柔红霉素联合超声的34％、柔红霉素-二氧化钛纳米载药体系的38％,白血病多药耐药细胞K562／A02耐药倍数由58.71降至16.68；同时,免疫组化显示柔红霉素-二氧化钛纳米载药体系联合超声明显增加K562／A02细胞caspase3的表达,诱导其凋亡,逆转白血病多药耐药。　　 碳纳米管修饰电极显著提高电转导性能,峰电流值比裸电极约提高5倍,而且碳纳米管-柔红霉素之间能形成π键使得可在其它共组分中选择性地检测柔红霉素探针分子；电化学探针柔红霉素与不同表型相同浓度的白血病细胞悬液作用1h达细胞吸收药物稳态后,直接检测细胞悬液的电化学信号显示100％为敏感白血病细胞K562时阴极峰电流与相同浓度柔红霉素对照相比,相对比例为15％,而100％为多药耐药细胞K562／A02时,相对比例为86％,差异明显,可定性地鉴别和检出白血病多药耐药细胞；不同比例敏感和多药耐药肿瘤细胞组成的细胞模型中,随着多药耐药肿瘤细胞K562／A02比例的增加,峰电流信号值明显提高,相关系数R2为0.995,两者的线性回归方程为:(Y)=0.028X+0.42,因而,可根据峰电流信号值,依方程式逆推,可定量地得到细胞悬液中多药耐药白血病肿瘤细胞比例,快速、早期诊断白血病多药耐药。　　 结论:　　 超声介导纳米载药体系跨膜转运,明显增加多药耐药肿瘤细胞的化疗敏感性,降低耐药倍数,诱导细胞凋亡,对逆转肿瘤多药耐药具有积极意义。　　 基于柔红霉素-碳纳米管超分子识别的生物传感法可快速、早期诊断肿瘤多药耐药。该方法具有灵敏度高、特异性强、快速、操作简易等特性。