一氧化氮(NO)已被证明具有促进心血管平滑肌舒张、抑制血小板凝集、作为神经递质参与神经信号传导和神经细胞调控、作为信号分子参与哺乳动物早期胚胎发育和囊胚着床、参与免疫系统应答以及调控肿瘤细胞的发生、发展和迁移等生物学功能。近20年来,一些研究发现NO具有抑制肿瘤生长和迁移的功能,涉及的生物学过程可能包括:介导巨噬细胞杀伤肿瘤细胞,介导内皮细胞的溶瘤作用,结合细胞内的超氧自由基转化为N/O自由基破坏瘤细胞的DNA,影响细胞能量代谢过程,激活P53因子的表达促进细胞凋亡,通过抑制血小板的聚集从而抑制瘤转移,增加瘤细胞对化疗药物的敏感性等。最近几年,又有研究进一步指出NO具有逆转肿瘤多重耐药细胞耐药性的功能。主要观点认为,NO作为一种抗氧化剂与超氧化物或过氧化氢反应,减少肿瘤细胞内的氧化应激从而避免细胞自适应而产生抗药性;另外,NO可与亚铁血红素结合以维持相关蛋白如鸟苷酸环化酶的氧化形态,从而抑制下游信号通路和一些膜转运蛋白的激活,抑制耐药性的产生;抑制NF-κB介导的抗凋亡通路的激活;同时,NO还能与GSH结合抑制它的抗氧化活性。已有数种NO供体药物被开发出来并用于临床治疗。而近些年来,随着纳米技术的蓬勃发展,基于纳米材料的新型NO供体或载体也被不断的开发出来。寻找和开发生物相容性高,稳定性好,释放可控的NO供体纳米材料,应用于生物医学领域,特别是肿瘤治疗领域,正成为一个热点研究方向。本研究设计合成了多种NO载体纳米药物,包括基于氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的近红外光响应释放NO的二维GO-BNN6纳米复合物,生物相容性好的mPEG-PLGA-BNN6-DOX 聚合物,多功能 mPEG-PEI-PLA-PTX-NO 聚合物等纳米药物,可通过近红外光、紫外/可见光照触发,或自发缓慢释放NO和装载于其中的阿霉素、紫杉醇等化疗药物,以达到化疗增敏和协同治疗的目的。本研究的主要内容有:1、设计合成了一种NIR响应的NO可控释放纳米药物。在该复合物中,片层结构的纳米氧化石墨烯通过π-π堆积作用,吸附偶联一种新型的NO供体分子BNN6,从而获得一种自组装的纳米复合物GO-BNN6。通过经典的Griess法检测以及荧光探针检测表征GO-BNN6材料的NO释放性能发现,结合GO之后,BNN6释放NO的响应光谱范围从紫外红移至近红外光谱范围,并可通过开关照射源、改变近红外光的照射密度和照射时间等方法,简单而有效的调控NO的释放起停和释放效率。同时,该供体材料还具有药物装载率高,热稳定性好等特点。在细胞试验中,通过NIR激发NO释放,该材料产生了较明显的抗肿瘤生物效应。2、多重耐药性常导致化疗治疗效果的降低。因此,本研究提出了一种通过NO气体增敏克服肿瘤多重耐药性的策略,通过构建一个同时装载BNN6和DOX的可生物降解的mPEG-PLGA纳米载药体系来实现NO和化疗药物的可控释放和协同治疗。该纳米复合物具有高密度的mPEG壳层结构和可生物降解的PLGA内核,从而获得了较高的生物相容性。纳米形态使它在生理条件下具有极佳的稳定性,而同时可通过紫外-可见光照射降解BNN6响应性地释放NO气体。更重要的是,在释放NO之后,气体可破坏纳米颗粒的壳层并使包裹其中的DOX获得释放。产生的NO将发挥逆转肿瘤细胞MDR的生物学功能从而使阿霉素治疗获得增敏。3、三段式的油水双亲性共聚物合成。一氧化氮作为一个有希望的化疗增敏剂用于多重耐药肿瘤的治疗,正吸引着越来越多的注意。本研究中,通过叠氮与炔基的点击化学反应,合成了一种三段式的油水双亲性共聚物。其中疏水性的PLLA核装载着疏水性药物紫杉醇;PEI部分拥有丰富的仲胺基,用于装载NO气体分子,以及产生"质子海绵效应"以协助装载的药物逃逸进入细胞浆内发挥作用;而mPEG则提供亲水界面以使共聚物可以在水相中自组装成为纳米胶束,为进一步的生物应用打下基础。这种多功能的mPEG-PEI-PLLA-PTX-NO纳米药物具有较好的生物相容性和细胞穿膜效率,并可以在生理条件下自发释放NO强化自身的细胞毒作用,实现紫杉醇和NO的协同治疗。该纳米药物在抗MDR肿瘤治疗中具有潜在应用价值。