癌症是目前严重威胁人类生命健康的主要疾病之一,传统治疗癌症的方法主要包括化疗、放疗和手术切除。这些方法虽然具有一定的治疗效果,但各自具有显著的缺陷。近年来,纳米医学技术的兴起与发展为癌症治疗提供了新的途径,其中将纳米材料作为载体递送药物至肿瘤病灶从而有效杀伤癌细胞一直是该领域的研究热点。与传统治疗方法相比,纳米药物具有很明显的优势。可延长药物的血液循环时间、增加药物在肿瘤部位的富集、控制药物的释放、减少系统毒副作用。然而由于肿瘤细胞的分子复杂性以及肿瘤微环境的复杂性,依赖单一疗法无法实现理想的治疗效果。因此设计多功能的纳米药物递送体系,结合不同类型治疗手段的优势来达到对恶性肿瘤的高效联合治疗一直是研究者们努力的方向。基因治疗和光学治疗随着纳米医学技术的兴起得到了广泛的研究和应用。本文致力于发展多功能siRNA纳米递送系统用于增效肿瘤光热治疗和肿瘤耐药性逆转。本文第一章对肿瘤治疗的现状、耐药肿瘤的治疗、基因治疗、基因递送屏障、基因递送载体、光热治疗以及光动力治疗的相关现状进行了概述。在第二章中,我们设计了一种具有三维拓扑结构的球形聚多肽作为siRNA递送载体用于增效肿瘤光热治疗。首先以树枝状大分子PAMAM为引发剂,引发POB-L-Glu-NCA开环聚合,随后通过“点击化学”在聚多肽的侧链引入富含正电荷的胍基,合成三维球形聚多肽(DPP)。与线形聚多肽(LPP)相比,DPP在肿瘤细胞上具有更强的穿膜活性,更高的siRNA摄取效率和更低的细胞毒性,因此可以实现更好的基因沉默效果。随后我们以DPP为载体设计了一种siRNA与光热试剂联合递送的纳米复合物(NCs)。光热试剂ICG可装载至PAMAM的疏水腔中,接着利用静电吸附作用包载抑制肿瘤糖酵解的siPKM2。为了中和过多的正电荷、减少网状内皮系统(RES)的非特异性吞噬、延长血液循环时间,在聚多肽表面包裹了一层生物相容性良好的人血清白蛋白(HSA),形成尺寸均一、结构稳定的D-I/P@HSANCs。该NCs可通过被动靶向在肿瘤部位高效富集,实现PKM2的有效沉默,进而破坏糖酵解通路,减少ATP的合成。ATP的降低不仅可以促进肿瘤细胞的凋亡,还能降低肿瘤细胞受光热刺激(0.8 W/cm2)产生的热休克蛋白(HSPs),从而增强了肿瘤细胞对光热治疗的敏感性。体内外实验均证明该NCs可通过基因治疗增强光热治疗,在乳腺癌模型中表现出良好的协同治疗效果。在第三章中,我们设计了一种ROS双级敏感的NCs,利用ROS浓度的差异,先后分别释放siP-gp和化疗药物,从而实现对多药耐药肿瘤的程序化治疗。首先合成了 cRGD修饰、PEG化的连碲交联PEI (RPPT),体外凝胶电泳等实验证明了RPPT在低浓度的双氧水环境中(100 μM)便会发生降解,说明RPPT对微摩级别的ROS具有敏感性。随后合成了含有缩硫酮键的阿霉素二聚体前药TK-Dox2。体外实验证明TK-Dox2无明显毒性,需要更高浓度的ROS (50 mM)才能被激活。基于RPPT和TK-Dox2,我们设计了 ROS双级敏感的NCs。首先将TK-Dox2和光敏剂Ce6装载到到表面带负电的介孔硅中,通过静电吸附作用在介孔硅表面包裹一层RPPT,最后包载siP-gp,形成TDC@M/RPPTP NCs。该NCs可通过靶向过度表达整合素αvβ3的肿瘤细胞实现内吞,肿瘤部位内源性的ROS能够将连碲键氧化降解RPPT从而释放siP-gp,并实现P-gp的有效沉默。随后进行光动力治疗,产生高浓度的ROS。ROS一方面可以直接杀死肿瘤细胞,另一方面可以切断缩硫酮键激活前药,此时肿瘤的耐药性已被逆转,无法将药物被泵出到细胞外,从而大大提高药物的利用率并减少毒副作用,最终实现对耐药肿瘤的程序化治疗。在第四章中,我们设计了一种温敏响应的CO释放体系共载还原响应性药物TPZ,能够实现在肿瘤位置CO的特异性释放以及TPZ的激活。首先将介孔普鲁士蓝和羰基铁配位,然后将TPZ包载在普鲁士蓝中。通过层层自组装的方式,将阳离子聚合物(PAH),阴离子聚合物(PAA)和聚乙二醇(PEG)依次包载在普鲁士蓝表面以增加NCs的水溶性和稳定性。当NCs富集到肿瘤处时,在非致死的光热效应下(42℃)可释放出CO,加速线粒体耗氧,使肿瘤细胞产生缺氧,激活TPZ。同时CO的释放可促进肿瘤细胞产生ROS,引发凋亡,从而实现与TPZ的协同抗肿瘤作用(该部分工作与本课题组博士生李永娟合作完成)。第五章对本文所做的工作进行了总结,并展望今后可开展的研究。