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目的细胞中含氧活性小分子——氧气（O2）和活性氧（ROS）,不仅参与细胞的物质和能量代谢,而且作为一类重要的信号分子,参与调控细胞增殖、分化、凋亡等一系列生命活动。而肿瘤细胞因快速增殖、异常代谢等原因,该类含氧活性小分子的含量也发生明显变化,形成了以O2含量不足、ROS水平升高等为特征的肿瘤微环境。这种独特的肿瘤微环境加速了肿瘤细胞的基因突变和转移,促进了肿瘤的发展及恶化。除此之外,这类含氧活性小分子的含量变化还会严重影响肿瘤治疗效果。在乏氧状态下,肿瘤细胞通过激活乏氧诱导因子-1（HIF-1）,增加下游药物外排相关蛋白如P糖蛋白（P-gp）、多药耐药蛋白2（MRP2）的表达,进而降低了化疗（Chemotherapy）抗肿瘤效果。HIF-1还能通过增加肿瘤胞外基质（ECM）中胶原蛋白的合成,阻碍药物在肿瘤ECM中的渗透,从而降低其抗肿瘤作用。此外,近几年新兴的化学动力疗法（CDT）也因肿瘤细胞含氧活性小分子不足,其疗效大打折扣。化学动力疗法是基于芬顿反应的原理,通过递送外源性金属离子（如铁离子）催化肿瘤细胞中过氧化氢（H2O2）,转化成活性更强的羟基自由基（·OH）以杀伤肿瘤细胞。然而,由于肿瘤微环境H2O2含量相对较低,难以产生足够·OH,使得化学动力疗法的疗效受到极大限制。因此,提高肿瘤细胞中这类氧活性物质（如O2和H2O2）的含量,对抗肿瘤疗效的改善具有重大意义。方法过氧化钙（CaO2）因其具有缓慢释氧能力及氧化性,在生物组织工程、环境保护领域已有较为广泛的应用。在中性条件下,CaO2能够和水缓慢反应产生O2和H2O2,与过氧化氢酶、二氧化锰（Mn O2）等催化剂联用能够显著增加CaO2的产氧效率。在酸性条件下,CaO2和水反应能产生大量H2O2,有固体双氧水之称。为了提高肿瘤微环境中O2或H2O2含量,以增强化疗或化学动力疗法抗肿瘤效果,本研究利用反相微乳法和薄膜分散法制备了三种基于脂质包被的CaO2纳米载体,用以递送化疗药物。脂质包覆不仅提高了CaO2纳米粒的稳定性,还增加了该类无机材料的生物相容性及安全性。在此基础上,本文全面评价了纳米给药系统的作用效果,并阐明了几种基于O2或H2O2的抗肿瘤增效机制。结果本研究首先制备了一种中性磷脂二油酰基磷脂酰胆碱（DOPC）包被的CaO2/顺铂复合纳米粒（Lipo CaO2/DDP）。所得纳米粒粒径约100 nm,有良好的分散性。在体外溶液水平,探究了CaO2产生O2并氧化谷胱甘肽（GSH）的能力,揭示了CaO2碱依赖的GSH竭耗机制。通过体内外实验,阐明了CaO2综合调控肿瘤微环境,进而增强顺铂疗效的机制:（1）通过降低肿瘤细胞中GSH水平以减少巯基-顺铂复合物的形成;（2）通过缓解肿瘤细胞乏氧,降低HIF-1α及其下游MRP2蛋白表达,进一步减少了肿瘤细胞对巯基-顺铂复合物的外排。在肝癌细胞系Hep G2裸鼠移植瘤模型中,联合纳米粒Lipo CaO2/DDP对移植瘤的抑制效果最强（抑制率为81.8%）,显著优于Lipo DDP纳米粒的抑瘤效果（抑制率为53.1%）。然而,该研究也暴露了CaO2的水不稳定性,以及缺乏催化剂下产氧能力相对不足的问题。为了提高CaO2的稳定性及产氧效率,进一步设计了一种单硬脂酸甘油酯（MS）包被、Mn O2掺杂的CaO2纳米载体,用以递送化疗药阿霉素（DOX）。结果表明,DOX-CaO2/Mn O2-MS纳米粒粒径在60 nm左右,且具有脂酶（Lipase）响应性释放药物和O2的特性。在体外细胞和细胞球水平,验证了该智能产氧纳米载体通过较为全面地优化DOX转运,以增强DOX疗效的机制。首先,在脂酶作用下,纳米粒因外层单硬脂酸甘油酯水解,暴露出CaO2载药核心。由于水敏感性CaO2崩解较为充分,其基质内DOX释放率得以提高;其次,纳米粒诱导邻位效应,能够在ECM释放渗透性更强的游离DOX,同时O2通过降低ECM中胶原蛋白表达,进一步增强药物渗透。最后,O2也抑制了P-gp表达,进而降低了DOX的泵出。为评价纳米药物,选取了高水平表达脂酶的人卵巢癌细胞系SKOV3及其裸鼠移植瘤模型作为治疗对象,结果表明化疗效果及选择性均得到显著提高。在肿瘤酸性微环境下,CaO2产生H2O2的量远大于O2。基于这个性质,本文进一步将固体脂质包被的CaO2纳米载体用于共递送DOX和芬顿催化剂——油酸铁,以实现协同增强的化疗-化学动力疗法。值得一提的是,CaO2产生的H2O2在铁离子催化下,不仅能够产生·OH以杀伤肿瘤细胞,还能产生更多O2,以逆转DOX因肿瘤乏氧而导致化疗效果降低的问题。体外实验结果显示,DOX-CaO2-Fe/MS纳米粒能选择性地在SKOV3细胞中释放多种活性成分,包括DOX、O2、·OH,保证了纳米粒的安全性和有效性。在SKOV3裸鼠移植瘤模型中,联合化疗-化学动力疗法相对于单一疗法和缺乏芬顿催化剂的治疗组均表现出更强的抗肿瘤效果。结论综上所述,本文制备了三种基于脂质包被的CaO2纳米载药体系,通过提高肿瘤细胞中含氧小分子水平（O2或H2O2）,增强化疗及其与化学动力疗法联合抗肿瘤作用。本研究不仅阐明了多种新颖有效的抗肿瘤增效机制,也为其它O2或ROS依赖的抗肿瘤疗法如光动力疗法、放射疗法以及免疫疗法等提供安全有效的药物递送平台。