骨质疏松症是一种常见的骨结构退化性疾病,其特征是骨量降低以及骨组织微观结构退化,导致骨骼脆性和骨折风险增加。当各种原因导致破骨细胞的骨吸收速率超过成骨细胞的骨形成速率,引发骨降解与骨形成失衡,骨质流失和骨结构与强度的退化,最终引发骨质疏松症。该疾病多发于绝经期妇女和老年人。随着医疗技术的发展,人们的平均寿命延长,老龄化社会进程加快,骨质疏松症患病率快速上升,已在世界范围内成为一个严重的公众健康问题。所以,对于骨质疏松症的预防和治疗研究受到越来越多的关注。目前缺乏解决该疾病的有效病理学治疗方法。乳腺癌是全世界女性发病率最高的恶性肿瘤。因乳腺静脉回流汇入椎旁静脉,约65%的乳腺癌会发生脊柱转移,形成溶骨性破坏,晚期易造成骨折与神经压迫,患者多表现明显疼痛、瘫痪症状,生活质量严重受损。肿瘤脊柱转移后发展迅速,预后差,患者生存期短,5年生存率低于20%。以上两种疾病在病理过程中均伴随着破骨细胞的过度激活、分化。所以能够抑制破骨细胞激活、分化,同时也能抑制肿瘤细胞迁移、增殖、趋化破骨细胞的药物,便具有成为新型抗骨质疏松和抗肿瘤骨转移药物的潜力。金纳米团簇是金元素与蛋白质、多肽类化合形成的纳米材料,具有多种生物学特性,已有研究证明合适的金纳米团簇可以具有抑制单核巨噬细胞生理及病理活性的功能。故我们猜测破骨细胞作为骨微环境中的单核巨噬细胞,其功能也可以被合适的金纳米团簇所抑制。有成为稳定骨微环境,缓解骨质疏松症药物的可能。同时进一步的,若金纳米团簇材料能够同时抑制肿瘤细胞相关生物学活性,则有进一步成为抗肿瘤骨转移药物的可能。故我们根据以上猜想设计并执行了实验。本课题中,我们合成了两种稳定的金纳米团簇材料牛血清白蛋白-金纳米团簇(Au BSA)和谷胱甘肽-金纳米团簇(Au GSH),通过材料荧光检测、透射电镜、动态光散射检测和质谱检测对它们的物理、化学性质进行了表征。进一步的,我们通过实验验证了两种金纳米团簇Au BSA和Au GSH对原代小鼠骨髓单核细胞(BMMs)向破骨细胞分化的影响。在评估细胞毒后,通过RANKL刺激小鼠BMMs向破骨细胞分化,同时加入安全浓度材料尝试抑制该过程,通过TRAP染色技术、F-Actin染色技术和骨片试验评价抑制效果。最后通过酶联免疫吸附测定(ELISA)技术、蛋白印迹(Western blot)技术和荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)技术检测小鼠BMMs在材料作用后相关氧化还原酶、核因子κB(NF-κB)信号通路相关蛋白以及破骨活化相关基因的活性。在细胞水平上评估两种金纳米团簇材料对BMMs增殖和破骨分化功能的影响。我们培养了人乳腺癌肿瘤细胞系MDA-MB-231和正常人乳腺上皮细胞系MCF-10A,进行了材料细胞毒检测以及金元素内吞比较;通过划痕实验和细胞迁移实验验证了材料对乳腺癌细胞迁移能力的影响;通过细胞克隆形成实验评估了材料对乳腺癌细胞增殖能力的影响;通过设计条件培养和ELISA检测,验证了材料对乳腺癌细胞调控破骨细胞募集和分化能力的影响;并通过Western blot检测了材料对于乳腺癌细胞多种增值、迁移相关蛋白的表达影响以及受乳腺癌细胞影响后破骨细胞NF-κB信号通路相关蛋白表达;最后设计了小鼠胫骨髓腔荷瘤模型,给药并观察评估了小鼠肿瘤骨破坏情况。我们的结果显示两种金纳米团簇Au BSA和Au GSH能够明显抑制小鼠BMMs向破骨细胞分化,同时也能抑制破骨细胞溶骨功能。同时我们的细胞实验和动物实验均验证了Au BSA和Au GSH能够抑制乳腺癌细胞MDA-MB-231的增殖和迁移,以及肿瘤细胞刺激、趋化破骨细胞造成溶骨破坏的能力。通过我们的研究,我们论证了两种金纳米团簇材料Au BSA和Au GSH在不损伤机体正常细胞的浓度下,能够抑制破骨细胞激活、分化,同时抑制乳腺癌细胞迁移、增殖、趋化破骨细胞的能力。具有成为新型抗骨质疏松药物、抗肿瘤骨转移和继发性骨破坏药物的潜力。