胶质母细胞瘤(GBM)是目前常见的、致命性最强的颅内恶性肿瘤之一,其生物学特点是浸润型生长导致与正常组织无边界。目前对新诊断的胶质母细胞瘤的治疗标准是,在安全的范围内进行手术切除,然后进行辅助放疗。然而,由于血脑屏障的存在,化疗药物难以抵达肿瘤区域,并且在治疗过程中药物对于正常组织的伤害往往大于肿瘤组织,会给人体带来极大的副作用。近年来,局部化疗受到了人们的广泛关注,它能够避免血脑屏障带来的限制,在体内维持长时间的有效浓度,并且大大降低全身毒性。然而,当利用目前已有的颅内植入物进行治疗时,患者的预后仍存在许多挑战,如降解产物引起的副作用,不能在一个植入物中集成多种药物,难以将药物输送到深部脑组织等。针对这一系列挑战,我们报道了一种异质异构蚕丝蛋白微针贴片,用于避免血脑屏障并将多种药物直接释放到肿瘤部位进行协同治疗。本论文的研究内容主要有以下几个方面:(1)蚕丝蛋白具有良好的生物相容性、可控降解性能、优越的机械性能,保存药物活性的能力,且能够与微纳加工技术相互兼容。本研究以蚕丝蛋白为载体材料,结合先进的喷墨打印技术将止血药物-凝血酶、抑制血管增生的药物-贝伐单抗和抑制肿瘤细胞的药物-替莫唑胺集成到一个微针贴片上。相比于其它颅内给药装置,该微针贴片不仅可以直接深入组织内部给药,而且实现了多种药物的联合递送,能够增强治疗效果。另外,喷墨打印技术的使用,便于多种药物分子依据需求-不同的药物类型和剂量-精确地集成在蚕丝蛋白微针阵列。(2)利用乙醇溶液交联的方式可以改变蚕丝蛋白的晶体结构,使蚕丝蛋白实现可编程式降解,进而实现药物分子时间上的可控释放。基于蚕丝蛋白的这种性质,本研究采用乙醇交联法分别处理了蚕丝蛋白微针的基底以及中心和周围的微针结构。另外,得益于其优越的机械性能,柔韧的蚕丝蛋白微针贴片足够牢固地穿透脑组织,并保形地附着在弯曲的大脑表面。(3)基于切除肿瘤后组织需要一定时间恢复再生的客观需求,我们建立了一种利用近红外光触发光热效应并激活酶诱导的蚕丝蛋白降解,最终允许远程控制药物递送的方法。该方法实现了贝发单抗在术后两周的定时释放,在不影响组织恢复的情况下,抑制了肿瘤区域血管的增生,通过阻断肿瘤的养分供给导致其凋亡。(4)建立了小鼠人源型胶质母细胞瘤模型,将制备的负载多种药物的蚕丝蛋白微针贴片用于体内治疗胶质母细胞瘤,并进行疗效评价。大鼠肿瘤体积的减少和存活率的提高证实了该异质异构蚕丝蛋白微针贴片的良好治疗效果。说明多药物微针贴片为提高GBM的原位治疗效率提供了一个很有前途的途径。