本论文的研究内容根据提高癌症治疗效果的要求,以新型的生物相容性和低毒性的碳量子点(Carbon dots)、嵌段共聚高分子胶束(Polymeric micelle)、以及PEG化的氧化石墨烯(Nanographene oxide)为载体,以具有―动力工厂‖之称的线粒体作为亚细胞结构的靶向细胞器,设计和制备了四种纳米药物传递系统。研究的结果表明,本论文中设计和制备的传递系统具有细胞荧光成像、光控释放、光动力治疗、p H响应和线粒体靶向等功能。本论文的主要研究工作与结果如下:(1)设计并制备了一种新型的线粒体靶向一氧化氮(NO)释放的癌症治疗纳米医药体系。通过在碳点表面共价键修饰线粒体靶向和NO供体基团而得到了具有线粒体靶向、光增强NO释放以及细胞成像的多功能体系。细胞内化后,该纳米体系能有效的靶向线粒体并释放NO;靶向的NO释放体系能特异性的损伤癌细胞的线粒体而引起高的细胞毒性而光照条件下效果进一步放大。具有线粒体靶向的NO释放体系能有效的促进细胞凋亡作用,这一方案为基于NO的癌症治疗提供了新的思路。(2)设计和制备了一种线粒体靶向的光激活的NO释放体系作为抗癌纳米医药。该纳米体系通过在碳点表面共价键引入光控NO供体和线粒体靶向基团而得到具有线粒体靶向、光激活NO释放以及细胞成像的多功能体系。细胞内化后,纳米体系能有效的靶向线粒体。细胞实验结果表明,和小分子的线粒体靶向光激活NO释放体系相比,纳米体系展现出了相似的促凋亡活性的同时具有更好的水溶性和细胞成像功能。(3)设计和制备了一种双靶向(细胞和细胞器靶向)的纳米体系以提高光动力治疗效率。合成了一种阳离子的卟啉衍生物(Mito TPP)作为线粒体靶向的光敏剂;将Mito TPP封装在酸响应的叶酸修饰的聚合物胶束中得到双靶向的光动力治疗系统。在酸性条件下,由于叔胺的质子化和碱基对的破坏,胶束膨胀并释放出光敏剂。共聚焦显微镜成像的结果显示,该双靶向体系能很好的进入叶酸受体阳性的癌细胞;随后Mito TPP分子从胶束中释放出来并选择性的在线粒体中聚集。在适当波长的光照下,由光敏剂产生的单线态氧氧化损伤线粒体进而引起细胞凋亡。细胞活性实验结果表明,双靶向的胶束体系对叶酸受体阳性的癌细胞表现出更高的细胞毒性。这一双靶向策略为在癌症治疗中提高PDT的效率提过了一种新的思路。(4)利用叶酸修饰和PEG改性氧化石墨烯(NGO-PEG-FA)作为载体,负载上阳离子卟啉Mito TPP制得了双靶向光动力治疗体系。在该体系中,NGO载体同时也是Mito TPP的荧光和单线态氧的淬灭剂。共聚焦显微镜成像的结果显示,该双靶向体系能很好的进入叶酸受体阳性的癌细胞;随后Mito TPP分子从石墨烯表面释放出来并选择性的在线粒体中聚集。在适当波长的光照下,由光敏剂产生的单线态氧氧化损伤线粒体进而引起细胞凋亡。细胞活性实验结果表明,双靶向的纳米体系对叶酸受体阳性的癌细胞表现出更高的细胞毒性。综上所述,我们所设计与制备的基于线粒体靶向的新型靶向药物传递系统具有增强癌症治疗效率和降低毒副作用的特点,有望为今后药物传递系统的设计和抗癌药物的研究与开发提供一些新的思路和依据。