肿瘤是具有无限增殖和复制、生长抑制作用抵抗、免疫逃避、活化炎症反应、侵袭和转移、诱导血管生成、基因组不稳定性、细胞凋亡抵抗和能量代谢异常等特征的一种疾病,严重危害着人类的健康。尽管现代医疗技术取得了长足的进步,肿瘤治疗方法如手术、放疗、化疗和生物靶向治疗等的技术在不断提高,最新统计资料(CA:a cancer journal for clinicians,2015)显示全世界范围内每年仍有约1410万新的癌症病例出现和820万起癌症死亡事件发生。近年来,纳米药物可以通过高渗透长滞留效应(enhanced permeability and retention,EPR)在肿瘤部位靶向富集,为肿瘤治疗提供了新的方向。至今已经有十多种纳米药物获得批准应用于肿瘤临床治疗,但由于肿瘤组织的异质性以及阻碍纳米药物渗透的肿瘤微环境生物学屏障,导致纳米药物在临床实践中的疗效并不理想。纳米药物的尺寸是其在肿瘤部位富集和渗透的关键因素:大颗粒纳米药物具较长血液循环半衰期,有利于通过EPR效应在肿瘤部位富集;小颗粒纳米药物具有较强的扩散能力,有利于往肿瘤内部渗透获得更均匀的肿瘤分布。理想的纳米载药系统应该具有尺寸可变性,即以大颗粒形式获得肿瘤高富集后,再裂变成小颗粒以获得肿瘤内部的高渗透。因此,我们在本研究中通过自组装方法合成了包含具有光热性能的超小硫化铜纳米点及化疗药物阿霉素的温度敏感性多功能纳米载药系统(TSNCs)。该纳米载药系统的尺寸约为40 nm,由于EPR效应可高效富集至肿瘤部位,利用纳米载药系统的光学特性实现了肿瘤动态光声成像及荧光成像。在影像学结果的指导下,选择纳米药物在肿瘤富集最多的时间点对肿瘤局部进行近红外激光照射,通过光热效应发挥抗肿瘤作用的同时使TSNCs分解为小颗粒药物,进一步实现药物在肿瘤组织的深层渗透,显著提高药物的治疗效果。综上所述,本研究一方面利用TSNCs的光学特性实现了对肿瘤的光热治疗;另一方面促使被载带的阿霉素化疗药物发挥靶向杀灭肿瘤的治疗效果,达到光热-化疗协同高效精准的肿瘤杀灭作用。第一部分TSNCs载药系统合成、表征以及性能检测本研究制备了一种由光热材料硫化铜纳米点(CuSNDs)和化疗药物阿霉素(DOX)共同构成的温度敏感多功能纳米载药系统(TSNCs),其初始尺寸控制在40 nm左右。比较TSNCs和DOX的细胞毒性发现,TSNCs性能稳定,在无近红外激光照射时仅有少量DOX缓慢释放,经过近红外激光照射后的TSNCs可以分解成尺寸约6 nm的CuSNDs和尺寸小于1 nm的DOX。快速大量释放的DOX可以引起更多的肿瘤细胞DNA损伤表达的γ-H2AX foci(P<0.001)和更多的AnnexinV/PI染色法检测的肿瘤细胞凋亡(P<0.001)。通过放射性同位素示踪技术对TSNCs进行生物体内药代动力学及生物组织分布研究。药代动力学研究结果表明,与小尺寸的CuSNDs相比,TSNCs具有更长的血液循环时间;静脉注射后24小时生物组织分布结果表明,TSNCs具有较高的肿瘤摄取能力(8.02%ID/g),而CuSNDs只有3.62%ID/g。TSNCs还可以用作肿瘤活体光声成像和荧光成像,影像结果发现TSNCs在肿瘤部位具有很好的被动靶向富集作用。这些成像结果可以指导近红外激光介入的最佳时机,实现对肿瘤的精准诊疗一体化作用。第二部分近红外激光促进TSNCs载药系统药物在肿瘤内的渗透该部分主要研究了 TSNCs在3D肿瘤细胞球以及小鼠移植瘤内部的渗透能力,探讨经过近红外激光照射能否实现肿瘤内部深层渗透。首先采用小鼠乳腺癌细胞株4T1 3D肿瘤细胞球、人源卵巢癌细胞株SKOV3 3D肿瘤细胞球体外实验模拟体内肿瘤进行药物渗透性研究,结果表明DOX和TSNCs均只能渗透到距离肿瘤球表面较近的位置(10 μm),而经过近红外激光照射后的TSNCs可达到肿瘤球内部更深位置(100 μm)的渗透。与体外实验结果一致,裸鼠移植瘤中DOX和TSNCs主要分布在肿瘤血管周围,几乎不能到达距肿瘤血管较远的深部区域,甚至肿瘤内部乏氧区域,近红外激光照射可使TSNCs在这些区域获得良好的药物分布。第三部分近红外激光联合TSNCs载药系统抗肿瘤疗效研究该部分通过近红外激光联合TSNCs载药系统对乳腺癌中恶性程度最高的三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)和妇科肿瘤致死率最高的卵巢癌进行抗肿瘤效果的系统性研究。实验分为7个组:对照组、单纯激光照射组、CuSNDs组、TSNCs组、DOX组、CuSNDs联合激光照射组和TSNCs联合激光照射组。采用四甲基偶氮唑蓝(methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)法进行细胞毒性实验结果发现,近红外激光联合TSNCs组产生的光热-化疗协同治疗作用最大程度的抑制了小鼠来源三阴性乳腺癌细胞4T1和人源卵巢癌细胞SKOV3的增殖能力(均P<0.001)。TUNEL染色法结果显示:近红外激光联合TSNCs明显增加了 4T1细胞小鼠原位瘤和SKOV3细胞裸鼠皮下移植瘤的肿瘤细胞凋亡数量(P<0.001);Ki-67免疫组化结果提示:近红外激光联合TSNCs治疗组肿瘤细胞增殖能力明显下降(P<0.001)。根据肿瘤生长曲线,发现近红外激光联合TSNCs治疗组肿瘤的生长受到明显抑制:无论是肿瘤大小还是肿瘤质量均明显小于其余组(P<0.05),肿瘤治疗效果最佳。除此之外,肿瘤干细胞成球实验表明,近红外激光联合TSNCs治疗还可以有效杀灭4T1肿瘤干细胞,避免肿瘤发生远处转移。因此,肺和肝脏病理检测发现,近红外激光联合TSNCs治疗成功避免了 4T1细胞荷瘤小鼠肺转移和肝转移的发生。心脏超声影像及功能研究结果表明,与对照组相比,DOX组小鼠左心射血分数(ejectionfraction,EF)和收缩分数(fractional shortening,FS)明显下降(P<0.01);由于TSNCs被动靶向富集肿瘤使得心脏药物沉积量相对降低,近红外激光联合TSNCs对小鼠心脏无明显损伤。同时初步的毒性作用评价(包括血常规、生化常规分析以及主要组织器官的病理分析)结果显示,该纳米载药系统对机体无明显毒副作用。