癌症是当之无愧的人类“第一杀手”,严重威胁着人类的生命健康。然而,常规的治疗手段包括手术,放疗以及高循环剂量的化疗,治疗效率低下,远不能满足癌症治疗的需求,新型高效的治疗手段亟待开发。一方面,纳米技术的飞速发展以及众多纳米材料的涌现为开发新的癌症治疗手段带来了希望。当材料尺寸到达纳米尺度后,便具有了与宏观尺度的材料完全不同的性质,比如表面活性位点增多,催化活性增强,表面官能团更加丰富,有的纳米材料还具有独特的声,电,热,磁,光等性质,能够同时实现癌症的诊断和治疗;另一方面,医学的进步和发展让我们对癌症有了更加全面深入的认识,它是恶性细胞与周围的环境相互作用,相互改变,相互支撑的结果。要根治癌症,不能只是简单地杀伤肿瘤细胞,而应从整个肿瘤微环境入手,对癌症进行全面彻底的干预和治疗。本文以肿瘤微环境为突破口,设计合成了多种新型的纳米药物,研究了他们的抗肿瘤效果并深入探讨了其中的作用机制。本文的工作具体分为以下几个方面:在第一章中,我们对纳米材料的研究和发展现状做了简要的总结,介绍了肿瘤微环境的组成和基本特征。在第二章中,我们针对肿瘤微环境的乏氧的特征,设计构建了基于Pt的核壳结构纳米系统,肿瘤内过量的双氧水被Pt催化转化为氧气,缓解肿瘤乏氧的同时提高了光动力学的治疗（PDT）效果。核-壳结构的设计有利于将氧气的产生与氧气到~1O2的转化分开,不仅减少了反应之间的干扰,而且缩短了~1O2的扩散距离,减少了~1O2的淬灭。当没有光照时,该纳米系统能够源源不断的产生氧气,缓解肿瘤乏氧;当施加光照时,产生的氧气被转化为~1O2,增强光动力学治疗的效果。该纳米材料的不同组分各司其职,避免了反应的互相干扰,像一座高效的纳米工厂一样为高效的癌症治疗提供了有力的物质支持。在第三章中,我们根据肿瘤微环境的结构特点,将气体治疗引入癌症治疗,设计构建了响应光照释放CO的纳米体系,通过提高肿瘤微环境的CO浓度,起到杀伤癌细胞的效果。肿瘤内部具有血管畸形,结构复杂,组织液压力升高等特点,形成了肿瘤递药屏障,使治疗效果大打折扣。研究发现许多气体小分子对肿瘤都具有一定的调控作用,加上气体具有渗透性好,扩散快的特点,我们将气体治疗引入癌症治疗中。我们开发了一种安全稳定的CO递送系统,该系统能够在光刺激下,快速提高肿瘤微环境的CO浓度,损伤癌细胞的线粒体,引发细胞自噬,最终导致癌细胞的死亡。该纳米系统的氧化铁壳层阻止了羰基铁的泄露和氧化,增强了生物安全性,提升了癌症治疗效果。在第四章中,我们对纳米粒子和肿瘤微环境之间的相互作用进行了探索。我们合成了能够在细胞外缓慢崩解的纳米粒子,并研究了该纳米粒子在癌细胞中引起的生物学效应,探讨了肿瘤微环境和纳米药物的相互作用。我们发现纳米粒子崩解之后,进入并积累在细胞核内;同时,崩解的纳米粒子引起了线粒体损伤细胞自噬等一系列生物效应,这些最终导致肿瘤细胞的增殖受到长效抑制。