癌症是威胁人类健康的一大难题,据统计,全世界每年有数以百万计的人死于癌症。特别是乳腺癌,其不仅是女性人群中发病率最高的恶性肿瘤,也是致死率最高的疾病之一,严重危害着女性身体健康。由于开发新型治疗药物的成本高、周期长且风险大,因此针对现有药物研制新型传输系统成为首选治疗方案。现阶段大多数临床抗癌药物,如紫杉醇（PTX）、甲氨蝶呤（MTX）、5-氟脲嘧啶（5-FU）、阿霉素（DOX）等,在水溶液中溶解度非常低。且由于化疗药物在治疗过程中全身分布,而导致其存在许多的毒副作用,如其对正常组织细胞的毒害以及其它的机体不良反应,这些都是一直困扰着化疗药物临床应用的限制因素。为提高药物的水溶性及靶向性,降低毒副作用,纳米智能载药的设计及应用越来越受到人们的关注。纳米载体应用于药物靶向传递和药物控制释放的策略可以解决化疗药物的众多局限性,例如:增强水溶性,减少副作用,增加肿瘤组织中药物的被动积累和延长血液循环时间等。本项目从肿瘤组织特定的pH、温度和低氧等生理环境出发,以具有良好生物相容性和pH敏感性的壳聚糖为基材,结合温敏性聚合物和靶向多肽,设计合成一系列多层次靶向治疗的智能载药颗粒,实现被动（第一层次）靶向、主动（第二层次）靶向和细胞微环境（第三层次）响应性释放药物的新型乳腺癌靶向治疗系统。该载药体系作为抗肿瘤药物的传递系统具有较好的应用前景,也可以为乳腺癌的治疗提供可行的技术方案和夯实的理论基础。本论文分为六个章节,总共介绍了四种乳腺癌靶向智能纳米载药系统,并对它们的疗效进行了验证。根据肿瘤组织低高热和偏酸性的特点,我们将温敏性聚合物PNIPAM通过RAFT聚合的方法与pH敏感性材料壳聚糖结合,使接枝复合物（CS-g-PNIPAM）可在水溶液中自组装成大小均一的纳米球,利用其形成的疏水核心可以将疏水性药物PTX载入纳米材料中,得到的载药复合材料可以在肿瘤微环境pH/温度响应性释放药物。另外,将靶向于乳腺癌细胞表面标志物GRP78的新型靶向多肽L肽修饰在载药纳米材料表面,来增加载药颗粒的主动靶向性和化疗效率。实验结果证明,合成的靶向纳米载药颗粒（L-CS-g-PNIPAM-PTX NPs）具有较高的载药量（13.5%）和包封率（74.3%）,平均尺寸在275 nm左右,且分散性良好,非常适合体内静脉注射。PTX的释放速率在pH7.4和25°C时缓慢,但在pH 5.0和37°C时释放速率大大加快。体外共聚焦和MTT实验检测表明,L-CS-g-PNIPAM-PTX纳米颗粒对GRP78过表达的人乳腺癌细胞MDA-MB-231具有较高的靶向性,且可通过多种途径诱导强效的抗肿瘤作用。L-CS-g-PNIPAM-PTX纳米颗粒对癌细胞的杀伤作用比游离PTX更有效,说明该纳米颗粒可以进一步增强协同治疗的效果。体内实验同样证明。L-CS-g-PNIPAM-PTX纳米颗粒能有效治疗乳腺癌MDA-MB-231荷瘤小鼠,高效抑制肿瘤生长,副作用小,大部分荷瘤小鼠的存活率提高到60天以上。综合证明,L-CS-g-PNIPAM-PTX纳米颗粒是一种很有前途的抗肿瘤纳米载药系统,具有很大的乳腺癌靶向化疗潜力,可在未来乳腺癌临床试验中加以利用。在乳腺癌患者中,某些肿瘤细胞类型由于缺少表达许多关键的生物标记物,而这些受体通常用于肿瘤的靶向治疗,因此对于此类肿瘤细胞的靶向治疗非常困难。在本文中,我们针对此类肿瘤细胞的靶向治疗选择了一种级联响应,穿膜靶向的方式。同样,我们根据肿瘤低高热和微酸性微环境的特点,将温敏性材料PNVCL与壳聚糖接枝。通过调整PNVCL的接枝比例,使得复合物的低临界温度（LCST）达到肿瘤细胞温度附近。这样,在纳米颗粒到达肿瘤位置的时候,由于温度升高引起PNVCL的物理相变,而pH降低又引发了壳聚糖结构的崩塌,达到药物控释的效果。然后,我们将一种具有细胞穿膜效果的小肽CPP通过酰胺键与接枝复合物CS-co-PNVCL结合。因为肿瘤细胞周围是致密的细胞外基质充满着基质金属蛋白酶（MMPs）和高渗透压,使得纳米颗粒很难穿透肿瘤细胞。MMPs可以引发酰胺键的断裂解除CPP的穿膜作用,使载药纳米颗粒留在癌细胞内,从而达到了主动靶向癌细胞的作用。我们的实验结果也表明,合成的载药纳米颗粒CPP-CS-co-PNVCL@DOX具有较高的DOX载药率（14.8±1.8%）和药物包封率（85.3±9.7%）。尺寸小于200 nm,分散性良好。并且观察到纳米颗粒CPP-CS-co-PNVCL@DOX在酸性和低高热条件下药物释放加速,乳腺癌细胞MCF-7对纳米颗粒的摄取增加,引起癌细胞在体外程序性死亡。MCF-7荷瘤小鼠体内实验也显示,合成的纳米颗粒在静脉给药后积累于肿瘤部位,在抑制和逆转癌细胞生长方面效果明显。此外,CPP-CS-co-PNVCL@DOX显示出良好的体内外血液相容性和生物相容性,无不良毒副作用。因此,本研究开发的纳米载药体系适用于缺乏生物标志物表达的乳腺癌靶向治疗（例如三阴性乳腺癌）,对于不易治愈的癌症有潜在的治疗价值。多药耐药性（MDR）主要与膜转运蛋白P-糖蛋白（P-gp）和多药耐药蛋白（MRP）的过表达有关,两者可以将癌细胞内的抗癌药物外排,这大大减少了肿瘤对化疗的敏感性。在本论文中,我们应用了一种可以降低癌细胞MDR的天然化疗增敏剂——齐墩果酸（OA）,以此来增加纳米药物的化疗效果。我们将齐墩果酸与壳聚糖接枝,并在壳聚糖外部修饰能够靶向于肿瘤的叶酸,在接枝聚合物自组装形成的核壳结构中心负载抗肿瘤药物DOX,对乳腺癌细胞进行联合治疗。实验结果证明,我们开发的这种OA和DOX的靶向共给药系统（FA-CS-g-OA@DOX纳米颗粒）具有较高的载药率（15.6%w/w DOX;5.1%w/w OA）。并且纳米颗粒的粒径大小适合肿瘤治疗（180nm）,分散性良好（PDI<0.45）,展现出pH响应性释药特点。体外实验观察到乳腺癌MDA-MB-231细胞对FA-CS-g-OA@DOX纳米颗粒的吸收比游离DOX更有效,且FA-CS-g-OA@DOX纳米颗粒对乳腺癌细胞展现出更高的细胞毒性,对正常细胞的毒性较小。体内研究也表明,FA-CS-g-OA@DOX纳米颗粒比游离DOX具有更长的血液循环时间,并可以有效靶向MDA-MB-231荷瘤小鼠的肿瘤部位。当使用FA-CS-g-OA@DOX纳米颗粒时,小鼠全身毒性降低,存活时间增加。OA的存在可以下调与MDR相关的P-gp和MRP-1蛋白表达,增加化疗敏感性。通过抑制肝/肾损伤、抗氧化和抗炎作用来减轻化疗引起的组织损伤。总而言之,我们合成的FA-CS-g-OA@DOX纳米颗粒对癌细胞具有联合治疗的作用,在缓解MDR方面具有很大的潜力,并进一步提供了一个多功能平台,可以治疗其他癌症。在众多乳腺癌致死的病例中,癌细胞扩散是导致肿瘤相关死亡最多、治疗效果最差的主要原因,因为在这种情况下,癌细胞从原发肿瘤中分离出来,漫无目的地扩散到附近的器官和组织,使其难以追踪和准确治疗。解决这一难题的有效策略是应用诊疗一体化纳米系统,该平台同时包含抗肿瘤药物和成像剂。在本研究中,我们将抗肿瘤化疗药物PTX接枝到壳聚糖上组成前药CS-PTX,并修饰以靶向于扩散肿瘤细胞的小肽K237,利用接枝聚合物K237-CS-PTX自组装形成的疏水中心负载光热以及成像试剂二硫化钼（MoS₂）。合成的药物递送系统K237-CS-PTX@MoS₂不仅提高了PTX和MoS₂的溶解度和血液循环时间,而且在生理条件下为细胞毒性药物PTX提供了“隐藏”效果。实验结果显示,肿瘤的微环境刺激例如:谷胱甘肽（GSH）和pH等,可以使这种前药从生理环境中的“沉默状态”转化为肿瘤内的“激活状态”。体内外实验证明,我们合成智能纳米材料表现出对乳腺癌细胞较高的亲和力和特异性,能够有效的杀死肿瘤细胞。另外,由于MoS₂独特的光热性能,我们还对荷瘤小鼠进行了光热治疗,光声成像,CT成像等实验,都取得了不错的效果。说明我们设计的多功能纳米颗粒可以显著提高乳腺癌的协同治疗效率,达到诊疗一体化的效果。综上所述,我们成功利用壳聚糖的优良性能制备了多种智能纳米材料,实现了抗肿瘤药物的肿瘤微环境响应性释放,主动靶向与被动靶向的结合,解决了不同类型乳腺癌的高效治疗。根据肿瘤组织偏酸性环境的特点,我们以壳聚糖为药物递送系统的基底材料,着重研究了壳聚糖纳米材料pH响应性释药的特点。二硫键的加入可以使合成的纳米材料,体现出对肿瘤氧化还原微环境响应性释药的行为。而对于肿瘤细胞低高热的特征,我们分别使用PNIPAM和PNVCL与壳聚糖接枝,使得载药体系能够在温度升高时,加速释药。分别使用叶酸,L肽,CPP和K237肽来修饰壳聚糖材料,以提高载药体系的主动靶向能力,结果都显示出了不错的效果。而齐墩果酸可以作为化疗增敏剂增加治疗的效率,抑制肿瘤细胞耐药性。另外,MoS₂的加入可以使我们的材料具备光热性能,从而对肿瘤组织进行光热治疗,光声成像,CT成像等一系列诊疗一体化应用。希望本研究可以为后续更多且更有价值的壳聚糖纳米诊疗材料的制备和应用提供一定的参考,为乳腺癌的治疗提供一定的理论支持。