近年来,化疗仍是肿瘤治疗的主要方法之一。但由于该疗法靶向性能较差、毒性大,因此,研究具有靶向性且具有智能控释特征的药物递送系统势在必行。其中,刺激响应型纳米药物转运系统由于可控制释放,从而能够显著提高治疗效率并降低化疗药物的毒副作用等优势而备受追捧。然而,目前的刺激响应型药物转运系统仍存在一些问题,如系统到达肿瘤部位后,药物释放缓慢,药物释放的特异性及灵敏性还有待提高。基于此,在本课题中,我们构建了体外超声(Untrasound,US)刺激具有“逻辑门”理念的智能化精准药物递释系统。以生物相容性好、超声敏感的二氧化钛作为纳米载体,高效装载药物后,使用DNA封孔,避免药物提前释放,在US刺激下二氧化钛产生大量的活性氧(Reactive oxygen,ROS),而ROS对DNA有显著的剪切作用,导致DNA散开,药物得以大量释放。本研究构建的系统具有下列特征:具有“逻辑门”特点,二氧化钛超声产生ROS,ROS对DNA进行剪切,药物得以高效释放启动治疗;声动力学治疗(Sonodynamic therapy,SDT),与化疗联用,增强治疗肿瘤效果,提高治疗效率;选用DNA对载体封孔,显著增强了系统的生物相容性等特征。通过溶胶-凝胶法合成了粒径在200 nm左右具有孔道的中空介孔二氧化钛纳米粒(TiO2),然后将其修饰后装载上化疗药物多西紫杉醇(Docetaxel,DTX),然后使用双链DNA(Double-stranded DNA,dsDNA)进行封孔。该制剂具有生物相溶性好、毒性低以及结构稳定的特点。在血液循环过程中,由于dsDNA对孔道进行了包裹封堵,抗肿瘤药物DTX不能释放;当其到达肿瘤部位时,采用体外超声处理,dsDNA断裂,孔道中药物释放出来,杀死癌细胞。总之,该药物递送系统有两个优点:第一,在US作用下,TiO2可产生ROS,对包裹的dsDNA进行剪切使抗肿瘤药物DTX快速释放,实现了药物在肿瘤部位可控制释放的目的,提高了疗效并且避免了全身毒副作用;第二,ROS还可以对肿瘤细胞内线粒体、DNA造成破坏,从而达到声动力学治疗与化疗的协同治疗的作用。以泊洛沙姆407(F127)为模板,以钛酸异丙酯(Titanium tetraisopropanolate,TIP)为钛源,制备中空介孔二氧化钛纳米粒。使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-Aminopropyl)-triethoxysilane,APTES)对其进行氨基化修饰,装载抗肿瘤药物DTX,装载量约20%,然后使用双功能交联剂N-[γ-马来酰亚胺丁酰氧]琥珀酰亚胺酯(GMBS)将dsDNA连接到中空介孔二氧化钛纳米粒表面的氨基上,得到超声刺激响应型纳米药物转运系统。我们对其进行了电位、粒径、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见光分析光谱(UV)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等表征,并且考察了该制剂的药物释放情况。结果表明,无超声处理药物转运系统24 h仅释放了约8%DTX;而在超声(1 W/cm2,20 s,2次)作用下,由于逻辑门设计,封孔的dsDNA被剪切掉,在12 h时释放了约80%DTX,证实了所构建的系统具备显著的药物控释能力。体外抗肿瘤实验考察了TiO2@DTX-DNA制剂对MCF-7细胞增殖的抑制作用以及摄取情况。未超声处理时,由于药物被封装在孔道中不能释放,其对MCF-7细胞的抑制率仅8%;而当超声作用(1 W/cm2,40 s)时,在相同条件下对MCF-7细胞抑制率增长到了58%,表明该制剂在超声作用下DTX从孔道中释放出来,并且ROS产生治疗效果,能够高效抑制肿瘤细胞增殖。体内抗肿瘤实验我们考察了TiO2@DTX-DNA制剂在荷瘤小鼠体内的分布以及抗肿瘤效果。该制剂从0.5 h时已经进入肿瘤部位,至48 h时仍然大量存在,表明了其能够有效富集在肿瘤部位。荷瘤小鼠尾静脉每隔一天注射治疗7次后,肿瘤体积减小约70%,而对照组的瘤体积增大约20%,表现出明显的抗肿瘤效果。病理切片显示,该制剂对正常组织的毒性明显降低,特别是脾脏毒性。