活性氧（Reactive oxygen species,ROS）作为一种含氧的化学活性自由基,在生物体内的细胞信号转导和体内稳态中发挥着重要作用。然而,ROS水平过高可导致细胞重要组分发生氧化损伤。因此,体内氧化还原的平衡与生物体的疾病甚至生命等息息相关。众所周知,许多炎症组织中会积累过量的ROS从而进一步加剧炎症反应,通过消除并平衡炎症组织中的氧化应激成为炎症治疗的有效策略之一。与此同时,通过依赖ROS的肿瘤治疗也一直是癌症治疗中的热点之一。近年来以ROS产生/消除为核心的药物在对针对肿瘤等多种疾病的治疗中取得了巨大的进展。二维纳米材料作为一类新兴的纳米材料,由于其独特的理化性质和结构性能,使得它在生物医学领域中显示出巨大的应用潜力。特别是基于二维金属化合物纳米材料来调控机体内的氧化还原平衡,在疾病的治疗方面取得了很好的疗效。基于此,本论文主要基于二维金属化合物功能纳米材料,利用其优异的ROS产生或清除能力以用于肿瘤及炎症等相关疾病的治疗,并取得了一些有价值的研究成果。本论文的主要研究内容结果如下:首先,简述了活性氧在生理环境中起到的重要作用,概述了在机体内氧化还原发生失衡可以影响生物体的新陈代谢、健康状态、疾病等;阐述了平衡机体内氧化还原可以作为部分疾病治疗的一个重要策略;概括了纳米材料在清除和产生活性氧的主要机制及在抗炎和肿瘤治疗中的生物应用。最后,提出了本论文的选题依据及研究内容。在第一项工作当中,发展了碳化钛纳米片（Titanium carbide nanosheets,Ti3C2 NSs）口服剂型用于氧化应激性炎症性肠病（Inflammatory wowel disease,IBD）的治疗。通过液相剥离得到的Ti3C2NSs由于其Ti-C键的强还原性,具有优异的ROS清除能力,并且在模拟胃液中具有良好的稳定性。细胞实验证实了 Ti3C2NSs可以有效地清除过量的ROS,保护细胞免受氧化应激损伤。活体实验表明,经口服后带负电的Ti3C2 NSs可以通过静电相互作用粘附在炎症结肠组织上,从而实现对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎的有效治疗。系统的治疗机制研究表明Ti3C2 NSs可以降低ROS和促炎细胞因子分泌,同时增加M2表型巨噬细胞的浸润和抗炎细胞因子的分泌,从而有效缓解结肠炎症状。此外,基于优异的ROS清除能力,成功将其制备成Ti3C2 NSs创可贴用于促进皮肤伤口愈合和功能性血管的形成。因此,本工作发展了一种氧化还原介导的抗氧化剂纳米平台,并作为一种新型的口服纳米药剂用于炎症疾病的高效治疗。在第二项工作当中,发展了二维钒氧化物纳米片用于肿瘤超声-催化治疗。新型高效声敏剂是拓展声动力治疗的主要途径之一。通过了一种绿色、简便的方法氧化V2H粉末,合成了尺寸均一的钒基氢氧化物二维纳米片（Vanadium hydroxide nanosheets,HVO）。HVO结构中存在大量氧空位结构,在超声的作用下可以捕获电子,从而有效阻止电子和空穴的复合,进而增效声敏化效率。同时钒自身具有良好的催化性质,使得HVO具有类辣根过氧化物酶催化的性质。通过发生类芬顿反应催化过氧化氢产生ROS,进一步增效基于ROS的肿瘤治疗。系统的细胞和动物实验研究表明HVO纳米片在超声的条件下实现了良好的ROS抗肿瘤效果,并对其联合治疗机制进行了深入的研究。总之,在本论文中,通过设计合成了两种不同类型的二维金属化合物纳米片,通过产生/清除ROS等不同策略,旨在杀灭肿瘤或平衡机体内活性氧来实现肿瘤及炎症疾病的安全高效治疗。