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背景与目的:
结直肠癌（CRC）作为常见肿瘤之一，尽管在诊断、手术和治疗技术方面取得了一定进展，但目前结直肠癌仍然是癌症患者死亡的主要原因之一。化疗是目前结肠癌治疗的常用手段之一，但是高剂量的化疗药物往往引起严重的副作用，限制其临床应用及治疗效果。因此降低化疗药物的毒副作用成为目前治疗结直肠癌迫切需要解决的问题。刺激响应性纳米材料，利用体内外环境的差异，仅在特定条件下释放药物，达到靶向治疗的目的，从而提高药物的利用率，降低药物的毒性作用，提升治疗效果，为肿瘤治疗提高新的方向。
阿霉素作为临床癌症治疗常用药物，其通过促进肿瘤细胞调亡，显示较强抗肿瘤效果，但阿霉素治疗后出现的潜在的副作用如心肌损伤等成为其应用的主要限制因素。尽管在临床中广泛使用，但阿霉素导致肿瘤细胞凋亡的分子机制仍不清楚。并且由于耐药性，临床研究表明，单一的化疗药物治疗效果越来越不能达到预期效果。因此有必要寻找可以与阿霉素发挥协同抗肿瘤活性的新药，利用新的技术手段增强其抗肿瘤效果的同时能够预防或降低其对正常细胞的毒性。
活性氧（ROS）是由所有需氧生物产生的一组高反应性小分子，包括过氧化氢，超氧化物和羟基自由基。研究表明，肿瘤细胞由于代谢异常，产生过量活性氧，处于高水平ROS状态，而正常细胞维持在低基础ROS水平。根据这生化差异，利用对ROS敏感的化学键设计合成的纳米材料，在正常的生理条件下保持稳定，到达肿瘤微环境后纳米材料发生结构变化，靶向释放出负载的药物，减少化疗药物的毒副作用，加强对肿瘤的治疗效果。
本课题旨在构建新型ROS响应性阿霉素载药纳米材料，并验证其在结肠肿瘤中的抗肿瘤性及安全性。
方法:
1）化学部分：通过氮芥-葡聚糖聚合物合成，在冰乙醇里沉淀，离心，在超纯水中溶解，然后透析，冻干，构建纳米材料。核磁图反映聚合物在H2O2环境下能否发生断裂，再次形成氮芥，判断是否具有响应性。DLS检测纳米粒在水环境中的粒径，及分别在水环境和H2O2环境中10min,0.5h,1h,2h,3h,4h和5h检测粒径变化。用芘探针测激光波长在372nm和384nm的发射强度，绘制临界胶束曲线，得到临界胶束浓度。阿霉素溶解，充分搅拌，与聚合物充分自组装形成载药纳米颗粒，及体外药物释放实验测定药物释放率。
2）生物部分：MTT试验检测DD-DOX对HCT116细胞生存率变化，从而判断细胞活性的影响。细胞划痕实验检测DD-DOX对HCT116细胞划痕愈合率的改变，从而判断对迁移能力的影响，体内实验测量裸鼠肿瘤的体积、重量、裸鼠的肿瘤及裸鼠生存率判断DD-DOX抗肿瘤性和安全性。
结果:
化学实验结果显示DD-DOX在D2O环境下由于疏水的基团被包裹在纳米粒里边，葡聚糖暴露在外边，芳环区的峰消失，代表形成纳米粒。在H2O2环境下，氮芥的羟基峰再次出现，证明了聚合物较好的ROS响应性。在水溶液中，纳米粒的粒径为123.7nm，PdI值为：0.293，综合的评价为GOOD。在H2O2溶液中，纳米粒的直径随着时间的递增明显增加，特别是3h后增加幅度最大。正常PBS条件下72h阿霉素释放约28%，而当H2O2条件下72h释放约66.3%，正常PBS条件下72h氮芥释放约20%，而当H2O2条件下72h释放约52.5%。较正常PBS环境相比，H2O2环境下阿霉素和氮芥药物释放量明显增加。
MTT实验结果显示与与对照组相比，阿霉素处理的细胞生存率明显降低，更有趣的是，DD-DOX处理过的细胞生存率明显低于单用阿霉素处理的细胞。相反，DD-DOX较阿霉素单药相比，正常细胞的细胞生存率明显升高。细胞划痕实验结果显示，阿霉素处理的细胞愈合率明显降低，同样，DD-DOX处理过的细胞愈合率明显低于单用阿霉素处理的细胞。体内实验结果显示与对照组相比，DD-DOX明显减小肿瘤的体积，减轻肿瘤的重量，具有良好的体内治疗效果。同时，对裸鼠本身的重量及裸鼠的生存率影响不大，显示出较好的体内安全性。
结论:
DD-DOX在水环境下自发组装形成稳定的纳米粒结构，在肿瘤高ROS环境下发生分解，靶向释放阿霉素和氮芥，两者协调发挥抗肿瘤性，具有良好的ROS响应性。研究发现，在体外实验中，与单药阿霉素相比，DD-DOX显著抑制肿瘤细胞活力及肿瘤细胞的迁移能力。在体内实验中，DD-DOX不仅表现出明显的抗肿瘤性，同时具有良好的安全性。因此，新型ROS响应性纳米材料DD-DOX有望成为抗结肠癌细胞新的方法。
结直肠癌（CRC）作为常见肿瘤之一，尽管在诊断、手术和治疗技术方面取得了一定进展，但目前结直肠癌仍然是癌症患者死亡的主要原因之一。化疗是目前结肠癌治疗的常用手段之一，但是高剂量的化疗药物往往引起严重的副作用，限制其临床应用及治疗效果。因此降低化疗药物的毒副作用成为目前治疗结直肠癌迫切需要解决的问题。刺激响应性纳米材料，利用体内外环境的差异，仅在特定条件下释放药物，达到靶向治疗的目的，从而提高药物的利用率，降低药物的毒性作用，提升治疗效果，为肿瘤治疗提高新的方向。
阿霉素作为临床癌症治疗常用药物，其通过促进肿瘤细胞调亡，显示较强抗肿瘤效果，但阿霉素治疗后出现的潜在的副作用如心肌损伤等成为其应用的主要限制因素。尽管在临床中广泛使用，但阿霉素导致肿瘤细胞凋亡的分子机制仍不清楚。并且由于耐药性，临床研究表明，单一的化疗药物治疗效果越来越不能达到预期效果。因此有必要寻找可以与阿霉素发挥协同抗肿瘤活性的新药，利用新的技术手段增强其抗肿瘤效果的同时能够预防或降低其对正常细胞的毒性。
活性氧（ROS）是由所有需氧生物产生的一组高反应性小分子，包括过氧化氢，超氧化物和羟基自由基。研究表明，肿瘤细胞由于代谢异常，产生过量活性氧，处于高水平ROS状态，而正常细胞维持在低基础ROS水平。根据这生化差异，利用对ROS敏感的化学键设计合成的纳米材料，在正常的生理条件下保持稳定，到达肿瘤微环境后纳米材料发生结构变化，靶向释放出负载的药物，减少化疗药物的毒副作用，加强对肿瘤的治疗效果。
本课题旨在构建新型ROS响应性阿霉素载药纳米材料，并验证其在结肠肿瘤中的抗肿瘤性及安全性。
方法:
1）化学部分：通过氮芥-葡聚糖聚合物合成，在冰乙醇里沉淀，离心，在超纯水中溶解，然后透析，冻干，构建纳米材料。核磁图反映聚合物在H2O2环境下能否发生断裂，再次形成氮芥，判断是否具有响应性。DLS检测纳米粒在水环境中的粒径，及分别在水环境和H2O2环境中10min,0.5h,1h,2h,3h,4h和5h检测粒径变化。用芘探针测激光波长在372nm和384nm的发射强度，绘制临界胶束曲线，得到临界胶束浓度。阿霉素溶解，充分搅拌，与聚合物充分自组装形成载药纳米颗粒，及体外药物释放实验测定药物释放率。
2）生物部分：MTT试验检测DD-DOX对HCT116细胞生存率变化，从而判断细胞活性的影响。细胞划痕实验检测DD-DOX对HCT116细胞划痕愈合率的改变，从而判断对迁移能力的影响，体内实验测量裸鼠肿瘤的体积、重量、裸鼠的肿瘤及裸鼠生存率判断DD-DOX抗肿瘤性和安全性。
结果:
化学实验结果显示DD-DOX在D2O环境下由于疏水的基团被包裹在纳米粒里边，葡聚糖暴露在外边，芳环区的峰消失，代表形成纳米粒。在H2O2环境下，氮芥的羟基峰再次出现，证明了聚合物较好的ROS响应性。在水溶液中，纳米粒的粒径为123.7nm，PdI值为：0.293，综合的评价为GOOD。在H2O2溶液中，纳米粒的直径随着时间的递增明显增加，特别是3h后增加幅度最大。正常PBS条件下72h阿霉素释放约28%，而当H2O2条件下72h释放约66.3%，正常PBS条件下72h氮芥释放约20%，而当H2O2条件下72h释放约52.5%。较正常PBS环境相比，H2O2环境下阿霉素和氮芥药物释放量明显增加。
MTT实验结果显示与与对照组相比，阿霉素处理的细胞生存率明显降低，更有趣的是，DD-DOX处理过的细胞生存率明显低于单用阿霉素处理的细胞。相反，DD-DOX较阿霉素单药相比，正常细胞的细胞生存率明显升高。细胞划痕实验结果显示，阿霉素处理的细胞愈合率明显降低，同样，DD-DOX处理过的细胞愈合率明显低于单用阿霉素处理的细胞。体内实验结果显示与对照组相比，DD-DOX明显减小肿瘤的体积，减轻肿瘤的重量，具有良好的体内治疗效果。同时，对裸鼠本身的重量及裸鼠的生存率影响不大，显示出较好的体内安全性。
结论:
DD-DOX在水环境下自发组装形成稳定的纳米粒结构，在肿瘤高ROS环境下发生分解，靶向释放阿霉素和氮芥，两者协调发挥抗肿瘤性，具有良好的ROS响应性。研究发现，在体外实验中，与单药阿霉素相比，DD-DOX显著抑制肿瘤细胞活力及肿瘤细胞的迁移能力。在体内实验中，DD-DOX不仅表现出明显的抗肿瘤性，同时具有良好的安全性。因此，新型ROS响应性纳米材料DD-DOX有望成为抗结肠癌细胞新的方法。