血脑屏障（Blood-brain barrier,BBB）的通透性是影响药物分子进入神经系统的决定性因素。如果能够可控改善血脑屏障的通透性,必将可以大大提高药物针对神经系统疾病的治疗效果。血脑屏障主要是由大脑微血管的内皮细胞和外围结构（如基底膜、星形胶质细胞足突、周细胞等）所组成的。血脑屏障的存在是一把“双刃剑”,一方面其能够阻挡有害物质进入神经系统、主动外排代谢废弃物及调控脑脊液离子强度等,另一方面也使得大部分的治疗药物无法主动穿越血脑屏障进入脑组织发挥相应的治疗功能。因此如何安全、有效、可逆地提高血脑屏障的通透性、进而提高药物在病灶的累积,成为神经系统药物递送的研究热点之一。为有效改善血脑屏障的通透性,本文设计了一种利用超顺磁四氧化三铁纳米粒子（Superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIONs）在外磁场驱动下与血管内皮细胞相互作用而提高血脑屏障通透性的方法。首先制备水分散性良好、直径约200 nm的SPIONs,磁学性质检测结果显示其具有超顺磁性和166 emu/g的最大磁饱和强度。使用强外部磁场研究SPIONs在动物体内的可逆捕获,结果显示其可以在脑血管中实现磁场驱动的团聚可逆调控。随后,将伊文思蓝和SPIONs经尾静脉共注射入小鼠体内并在其脑部施加不同的磁场作用时间,结果表明磁场作用4 h可使血脑屏障通透性得到明显改善。为探索外源磁力对BBB泄露及修复的影响,本论文采用不同的作用模式,即仅注射PBS、仅注射SPIONs与伊文思蓝、仅注射伊文思蓝与施加磁场、注射SPIONs且施加磁场作用后再注射伊文思蓝、伊文思蓝与SPIONs共注射后再施加磁场作用。结果显示只有当SPIONs与伊文思蓝共注射后再施加磁场作用才能观察到脑组织的染色,表明磁场对于BBB通透性具有可逆调控作用,接着使用近红外荧光小分子作为指示剂进行实时动态成像来进一步验证此结论。为明确磁力诱导BBB泄露是否具有尺寸依赖特性,本文利用Cy5-BSA、PS微球（60 nm、120 nm）作为检测试剂,实验结果显示较对照组,Cy5-BSA作为荧光指示剂,对照组脑部累积量约为空白组的2.5倍;定量分析PS微球成像结果,显示60 nm PS微球能够在脑组织发生有效积累。综上所述,外源磁力作用于BBB内皮细胞,能够产生可逆的、60～120 nm之间宽度的间隙通道,可以用于改善常规纳米药物脑部递送效率。接着,本文采用了透射电镜、免疫荧光染色、转录组测序、蛋白免疫印迹WB、RT-q PCR等多种技术,从组织水平到分子水平探索磁力驱动BBB泄露的分子机制。通过组织透射电镜表征,实验结果表明磁力作用并未永久破坏BBB紧密连接的超精细结构;脑切片免疫荧光染色结果显示,磁诱导组并未改变紧密连接蛋白ZO-1、CD31的连续性表达;通过WB实验表明,外源磁力在作用期间并未对紧密连接蛋白ZO-1、CD31、Occluddin等表达水平引起负面影响。为探索磁性纳米颗粒是否经内皮细胞内吞而影响BBB通透性,本文利用磁学手段检测了脑组织中磁性纳米颗粒容量,结果显示经磁力拖拽后磁性纳米粒子并未进入内皮细胞,排除SPIONs内吞引起的BBB通透性改善。本文利用转录组测序手段,在组织水平探索磁力对脑组织整体转录组表达情况的影响。以基因表达水平|log2Fold Change|≥1.0＆padj＜0.05作为显著性判断阈值,结果显示相比对照组,实验组中有565基因显著性上调及231个基因显著性下调。经GSEA分析后,脑组织中Hippo-YAP信号通路呈现明显上调趋势（NES＞1.0＆FDR q value＜0.05）。使用RT-q PCR技术进一步检测Hippo信号通路中关键蛋白的表达情况,结果显示Hippo-YAP下游相关基因CCND2、CYR61较对照组显著性提高。此外,脑组织切片的YAP1蛋白免疫荧光染色结果显示磁力实验组中YAP1蛋白入核水平也显著性提高。综上所述,磁力可能通过Hippo信号通路调控血脑屏障的通透性。最后,本文采用转录组测序,免疫荧光染色、RT-q PCR、血液检测等技术,检测本方案对神经系统的影响。转录组测序结果GSEA分析结果发现炎症相关通路发生上调,可能与内皮细胞炎症相关;随后利用RT-q PCR技术检测主要炎症因子表达情况,实验结果表明IL1A、IL1B、IL6、TNF、NKFB2、SERPINE1等主要炎症因子在2～3天左右达到峰值,5天后逐渐衰减至恢复正常,呈现时间依赖变化情况。而磁力作用后脑切片免疫荧光染色结果显示对小胶质细胞和星形胶质细胞无明显影响。磁力驱动血脑屏障通透性提高后小鼠血生化指标较对照组无也显著差异。综上所述,本文提供了一种功能强大的高效、可控性强、安全性高的改善血脑屏障通透性的方法,并对其主要作用机制进行了研究,在提高神经系统给药效率方面具有广阔的应用前景。