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肿瘤是人类最大的杀手,现在迫切需要治疗癌症的方法。目前只有手术、放疗、化疗三种方法用于临床治疗,而这些方法存在很多弊端,因此,需要研究新的治疗方法。研究发现,肿瘤是一种基因病,可通过修复异常基因完全治愈肿瘤,即导入正常的外源基因替换或修复异常基因来治疗肿瘤。虽然理论上这种方法能完全治愈癌症,但单独的基因片段不能直接用于体内,因为体内存在的酶会降解基因,从而需要有一种物质来保护基因片段。研究发现高分子聚合物可以作为纳米载体对基因起到保护作用,并且可以运输基因到病灶地位,使癌症得到治疗。抗癌药物也能有效治疗肿瘤,直接给药会产生许多副作用,而且长期给药往往使肿瘤细胞产生耐药性,这些问题可以通过高分子纳米载体来改善或避免。作为基因和药物传输体系的纳米载体,对基因与药物能起到保护与传递作用,但纳米载体在细胞中传输时,存在许多问题需要解决。本论文基于肿瘤内的微环境设计活性氧(ROS)、酶及pH响应性的纳米载体,解决了药物和基因在体内的释放、靶向与耐药性问题。具体内容包括:(1)利用肿瘤细胞中超表达的ROS,设计ROS响应性的聚丙烯硫醚-聚乙烯亚胺-聚乙二醇(PPS-PEI-PEG)聚合物胶束,用于负载DOX和DNA,通过肿瘤部位高的ROS促进DOX的释放,同时聚合物通过质子海绵作用逃离溶酶体,释放DNA。分别通过UV-Vis和凝胶电泳实验检测DOX和DNA在聚合物胶束上的负载,其负载DOX的为7.4%,在N/P为3/1时DNA与聚合物胶束很好的结合。细胞毒性实验证明聚合物没有太大毒性,外加H2O2,大大增加了负载D OX的聚合物的细胞毒性,同时UV-Vis结果显示,DOX的释放量与外加H2O2的浓度成正相关关系。共聚焦显微镜显示DOX和DNA能被细胞摄入,且H2O2响应下,DOX在细胞核分布越高。因而PPS-PEI-PEG在基因和药物的传递载体上具有一定的应用潜在性。(2)利用肿瘤细胞中超表达的ROS和基质金属蛋白酶(MMP-2)设计生物双响应的聚丙烯硫醚-聚乙烯亚胺-多肽-肝素(PPS-PEI-Peptide-HP)聚合物胶束用于负载DOX和DNA,通过ROS和MMP-2响应分别促进DOX和DNA的释放。PPS是活性氧响应的聚合物,在水相中是疏水性的。但在氧化条件下发生相变,从疏水转变成亲水,DOX从而释放。此外,在MMP-2存在下包含GPVGLIGL序列的肽被裂解,脱落的HP和PEI电荷竞争导致DNA释放。而且生物双响应的纳米粒子能被MMP-2或ROS超表达的肿瘤细胞优先摄入,使从PPS-PEI-Peptide-HP上释放的DOX和DNA聚集在肿瘤靶向位置。双响应的PPS-PEI-Pe ptide-HP纳米胶束可通过其独特的相变和酶裂解行为,能控制药物和基因释放。(3)利用肿瘤内低pH值的特殊环境,构建pH响应性的纳米载体,其中包含pH响应性电荷翻转的壳聚糖-乌头酸酐(CS-Aco)、生物相容性的聚乙二醇(PEG)和低分子量的聚乙烯亚胺(PEI)的层状氧化石墨烯(GO)纳米复合物,作为新型传递系统,在细胞内可进行pH响应的DOX和短发卡RNA(shRNA)的控制释放,并显现出协同治疗效果。GO-PEI-PEG/DOX/CS-Aco/PEI/shRNA复合物表现出很好的shRNA和药物的装载能力,在生理pH条件下具有较好的稳定性。在酸性环境中负电荷的CS-Aco会水解转变成带正电的壳聚糖,引起纳米粒子屏蔽层的松散和解裂。解离的组装体GO-PEI-PEG/DOX和壳聚糖会被溶酶体有效地捕获,促进DOX和PEI/DNA到达细胞质,因shRNA和PEI的弱静电相互作用,shRNA被快速释放。与GO/DOX和非电荷翻转的GO–PEI–PEG/DO X/CS-Car/PEI/shRNA纳米复合物相比,GO–PEI–PEG/DOX/CS-Aco/PEI/shRN A在HepG2细胞中表现出较高的shABCG2和DOX的共同传递效率。同时,该纳米复合物能有效的沉默ABCG2基因的表达,并具有明显的协同治疗效果。