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癌症作为对人类健康的主要威胁之一,具有与正常器官和组织不同的复杂结构和组成。众所周知,独特的肿瘤微环境（TME）会促进肿瘤生长和转移,同时也会导致肿瘤对不同类型治疗手段的耐受。因此设计对TME响应并改善TME的纳米制剂已经引起人们越来越多的关注。而金属有机框架纳米材料（NMOFs）和配位聚合物纳米材料（NCPs）作为由金属离子或金属团簇与有机配体配位形成的复合纳米材料,因其结构和理化性质的多样性,高的分子负载能力和天然的生物可降解性在生物医学领域中显示出巨大的潜力。本博士论文中,我们选择具有TME响应性质的配体分子（如:酸性、氧化还原性等）或具有治疗作用的配体分子（光敏分子、顺铂前药等）与不同的金属离子（锰、铪等）合成得到了多种不同结构和性质的NMOFs/NCPs,并在肿瘤的诊断和治疗方面取得了显著的效果。同时,我们也研究NMOFs/NCPs在小鼠体内的代谢行为,发现NMOFs/NCPs能从小鼠体内逐渐清除出去而不会引发明显的毒副作用。主要的研究结果如下:第一章:简要概述了NMOFs/NCPs的发展和在生物医学方面的应用,系统介绍了它们的合成方法和在癌症治疗方面的应用。最后具体阐明本博士论文的选题依据与研究内容。第二章:介绍NMOFs用于癌症的光动力治疗和放疗的联合治疗。我们设计了由铪离子(Hf4+)和四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）组成的NMOFs。在这个Hf-TCPP NMOFs中,TCPP是一种光敏剂,可以进行光动力治疗（PDT）,而具有强X射线吸收能力的Hf4+可以作为放射增敏剂来增敏放疗（RT）。用聚乙二醇（PEG）进行表面修饰后,NMOFs通过静脉注射后在肿瘤部位有很好的富集,因此可用于活体水平RT和PDT的联合治疗并达到显著的抗肿瘤效果。重要的是,Hf-TCPP NMOFs可以从小鼠体内有效的清除,从而最大限度地减少可能的长期毒性。第三章:介绍单线态氧诱导NCPs的药物释放用于癌症的联合治疗。我们制备了由铪离子和单线态氧敏感的双烷硫基烯烃（BATA）构成的NCPs,并且将其用作药物载体,可在相对低的光功率密度下实现光控药物释放。在该系统中,通过溶剂热法合成的NCP依次装载光敏剂二氢卟酚e6（Ce6）和化疗药物阿霉素（DOX）,然后用脂质双分子层对其表面进行PEG修饰。这种NCP-Ce6-DOX-PEG纳米复合材料产生的单线态氧不仅可以用于光动力治疗,还可以诱导BATA配体分子断裂,从而破坏纳米颗粒的结构并引发有效的药物释放。值得注意的是,CT成像数据显示该NCP-Ce6-DOX-PEG纳米颗粒通过尾静脉注射后有效地在肿瘤部位累积。由此我们应用该纳米颗粒对荷瘤小鼠进行了化疗和光动力的联合治疗,并达到很好的治疗效果。第四章:介绍pH敏感的可降解配位聚合物纳米载体用于癌症的联合治疗。我们构建了酸敏感的苯甲亚胺配体（BI-linker）和高原子序数铪的（Hf）离子的NCPs。在用PEG修饰后,化疗药物氯化三苯基膦金（I）（TPPGC）成功地被装载到这些NCPs中。由于有机配体的酸响应性,所形成的NCP-PEG/TPPGC纳米颗粒将在肿瘤内的较低的pH下解离,导致TPPGC的释放以诱导线粒体损伤并控制肿瘤细胞的细胞周期在放疗敏感的G1期。同时,Hf离子作为放射增敏剂能够通过吸收X射线并使辐射能量集中在肿瘤内部。通过静脉注射到荷瘤小鼠体内后,NCP-PEG/TPPGC在肿瘤内有效累积,实现显著的协同治疗结果,并且没有明显的毒副作用。第五章:氧化还原/pH/H2O2响应的配位聚合物包裹的二氧化锰纳米复合物用于癌症的诊断和治疗。我们在长有二氧化锰（MnO2）的牛血清白蛋白（BSA）表面是包裹了由高原子序数元素铪（Hf）离子和顺铂前药配体c,c,t-（二氨二氯二琥珀酸）Pt（IV）（DSP）组装形成的配位聚合物纳米层。该纳米颗粒用PEG进一步修饰后,得到的BM@NCP（DSP）-PEG纳米材料因为Hf强效的X射线吸收能力可用作放射增敏剂以增强放射治疗,同时还原诱导的顺铂释放也使其成为一种化疗制剂。另外,MnO2可以催化肿瘤内H2O2分解产生氧气来克服乏氧相关的放射抗受。i.v.注射到荷瘤小鼠体内后,通过磁共振（MR）成像和生物分布测量数据显示BM@NCP（DSP）-PEG显示出有效的肿瘤富集和快速的肾排泄。值得注意的是,基于BM@NCP（DSP）-PEG纳米颗粒的联合治疗可以有效地抑制体内肿瘤的生长。第六章:pH敏感的NCPs作为胶原蛋白酶的载体用于肿瘤微环境的调控与增强的光动力治疗。我们用pH敏感的BI-linker和Mn2+在水溶液中合成得到了一种新型的片状的NCPs。在反应体系中加入胶原蛋白酶（CLG）后,纳米颗粒以酶为中心生长并将酶包裹在其中得到NCP@CLG纳米颗粒。在用脂质体修饰过以后,NCP@CLG-PEG具有很好的生物相容性、水溶性和生理稳定性。通过i.v.注射到小鼠体内后,NCP@CLG-PEG在肿瘤部位不仅有很好的富集同时由于TME的弱酸性,纳米颗粒中的BI-linker断裂将导致NCPs结构的破坏和CLG的释放。释放的CLG可降解TME中的胶原蛋白,缓解肿瘤内部的间隙流体压力,增加血流灌注,改善乏氧。同时,重整后TME将明显提高纳米制剂Liposome@Ce6在肿瘤中的富集,并达到更好的PDT效果。综上,本文用不同的方法合成了多种不同结构的NMOFs/NCPs用于癌症的联合治疗。同时针对TME的复杂多样性,设计了多种TME响应的NMOFs/NCPs,实现更有效的癌症治疗。这也为NMOFs/NCPs在生物医学领域的发展提供了新思路。