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恶性肿瘤作为全球的公共卫生问题,严重地危害着人类健康。当前临床上的主要肿瘤治疗手段有手术治疗、化疗和放疗。近年来,随着对肿瘤的深入研究,越来越多的治疗手段被用于肿瘤治疗。其中,生物治疗被认为是肿瘤治疗的第四种手段,包括免疫治疗、基因治疗、分子靶向治疗、干细胞治疗和抗体治疗等,为肿瘤治疗带来了新希望,同时,也催生了新问题。在过去几十年间,纳米技术被广泛应用于生物医学领域,为肿瘤治疗带来了新机遇。纳米载体材料的性能调控,能有效促进药物的靶向递送、提高药物利用率、延长血液循环时间、改善药物代谢、降低毒副作用等。随着纳米技术的发展,越来越多的纳米药物进入临床试验并取得了良好的治疗效果。然而,纳米药物仍然面临许多问题,例如纳米载体的安全性、纳米药物的不稳定性、非特异性药物释放、肿瘤部位的富集不够理想、以及纳米药物的瘤内渗透效率较低等,限制了纳米药物的临床推广。此外,肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)作为肿瘤生长的“土壤”,具有复杂性、多样性、异质性和动态性等特点,影响了纳米药物的功效。近年来,综合治疗和个性化治疗越来越受到重视,其中纳米药物的特性和TME的调控是实现综合治疗和个性化治疗的两种非常重要的手段。本论文围绕TME调控和肿瘤的联合治疗设计可杀伤肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblast,CAF)、光辅助肿瘤基质降解和尺寸/电荷可变的纳米簇用于促进纳米药物的程序化瘤内渗透,增强光动力治疗和化疗的协同抗肿瘤疗效;进一步通过活性氧(reactive oxygen species,ROS)响应的尺寸/电荷可变的自适应纳米簇联合肿瘤靶向渗透肽协同促进化疗药物的瘤内逐级渗透;最后,设计了基于血小板的核酸/抗体逐级递送体系用于调控肿瘤免疫抑制性微环境并实现级联抗肿瘤免疫治疗。本论文的主要研究内容如下:第一章对肿瘤进行概述;介绍肿瘤的化疗、光动力治疗、基因治疗和免疫治疗;阐述了肿瘤微环境、抗肿瘤纳米药物及其系统递送;同时简述了基于活细胞的药物递送体系。第二章设计了肿瘤微环境调控和光诱导尺寸/电荷可转变的自适应纳米簇用于程序化促进纳米药物的瘤内渗透,增强抗肿瘤疗效。本章首先合成偶联有光敏剂二氢卟吩e6(clorin e6,Ce6)并封装有化疗药阿霉素(doxorubicin,DOX)的树状大分子(DCD),进一步设计ROS响应、主链可降解的三嵌段共聚物。并通过该三嵌段共聚物封装超小粒径/荷正电的DCD,形成光促发的自适应纳米簇(nanocomplexes,NCs)。进一步在 NCs 的表面修饰 CAF 靶向肽(fibroblast associated proten α,FAP-α)。光诱导降解后的纳米簇在体外3D细胞球中的渗透深度显著提高(>90μm)。系统给药后,大粒径/荷负电的NCs(～50 nm,-1.5±1.4 mV)可成功靶向富含CAF的MCF-7肿瘤。光照下,产生高浓度的单线态氧(singlet-oxygen,1O2),一方面杀伤CAF,另一方面释放小粒径/荷正电的DCD(～5 nm,+15.4±1.6 mV)。由于CAF的杀伤导致肿瘤基质降解,因此可促进小尺寸/荷正电的DCD往肿瘤深层渗透。最后,从DCD中释放的DOX联合光照下产生的1O2协同清除实体瘤内部的肿瘤细胞,增强抗肿瘤疗效。该研究扩展了光动力治疗的应用,为光诱导药物的可控释放提供了参考,丰富了程序化促进肿瘤渗透的应用。第三章通过肿瘤靶向渗透肽(iRGD)联合光诱导自适应纳米簇逐级提高纳米药物的瘤内渗透并增强抗肿瘤疗效。通过本文第二章设计的ROS响应性NCs实现光诱导的尺寸/电荷转变,联合iRGD逐级促进纳米药物的瘤内渗透。iRGD联合尺寸/电荷转变有效提高了纳米药物在A549 3D细胞球中的渗透深度(>90 μm)。系统给药后,iRGD促进了 NCs在肿瘤部位的富集、从血管中外渗,并促进NCs往肿瘤深层渗透,在较低光密度(10 mW/cm2)的远红光照射下(660 nm)产生1O2,一方面杀伤肿瘤细胞,另一方面释放封装的小粒径/荷正电的DCD(～5 nm),与iRGD协同实现高效的瘤内渗透。最后,化疗和光动力治疗协同消除肿瘤深层的肿瘤细胞,抑制肿瘤生长。这项研究为时空可控促进纳米药物的瘤内渗透和程序化抗肿瘤治疗提供了参考。第四章设计了基于血小板的核酸/抗体逐级递送体系用于级联抗肿瘤免疫治疗。血小板(～2-4 μm)通过其开放管道系统包裹阳离子聚多肽/siRab27a复合物(<100 nm),并通过其表面高表达的唾液酸将苯硼酸修饰的还原敏感anti-PD-L1纳米粒(～50 nm)背包至血小板表面,构建逐级递送体系。血小板(2 × 108/mL)对核酸复合物(20 μg/mL)和抗体纳米粒(200μg/mL)的担载效率大于80%。该血小板/核酸递送体系在B16F10细胞中可有效沉默Rab27a的表达(沉默效率～70%),进而抑制外泌体分泌(抑制率～80%)。系统给药后,血小板递送体系可有效靶向肿瘤,并高效抑制瘤内Rab27a基因表达,抑制体内外泌体分泌并解除系统免疫抑制,促进淋巴结部位效应T细胞的增殖并向肿瘤部位迁移;瘤内浸润的T细胞通过其表面丰富的巯基降解还原敏感性抗体纳米粒,从而促进anti-PD-L1的释放;解除浸润T细胞的免疫抑制,从而实现级联抗肿瘤免疫治疗。该研究丰富了活细胞药物递送体系,实现了逐级递送,扩展了免疫检查点抑制剂联合治疗,并实现了免疫治疗的分级精准调控和级联治疗。第五章对本论文进行总结并展望未来工作。综上所述,本论文围绕肿瘤微环境调控与刺激响应型纳米药物的逐级递送,研究了肿瘤微环境与纳米特性的同时调控对药物的肿瘤渗透的影响,以及联合肿瘤微环境调控与免疫检查点封锁(immune checkpoint blockade,ICB)的级联抗肿瘤免疫治疗。本论文为肿瘤微环境调控促进纳米药物的瘤内渗透提供了新的方法,为基于活细胞的基因和抗体递送体系提供了新思路,同时扩展了程序化、级联抗肿瘤免疫治疗的应用。