介孔材料是孔径介于2～50 nm之间的一种多孔材料,拥有较高的表面积和大孔容、孔径分布窄且可连续调节、化学和热稳定性高、表面易修饰和生物相容性好等许多优良特点。近年来,介孔纳米材料的发展和生物医学诊疗技术深度融合,尤其为癌症的诊断和治疗提供了新的途经和策略,在生物医学领域具有较大的应用前景。介孔材料为癌症的诊疗提供两方面的解决策略:其一,设计检测肿瘤标志物的生物传感器应用于癌症的早期诊断;其二,作为载体应用于药物递送系统（nanoparticulate drug delivery system,NDDS）,凭借其特异的肿瘤组织的EPR效应（enhanced permeability and retention effect）达到肿瘤组织靶向、增加癌细胞中抗肿瘤药物的浓度、减少副作用和逆转多药耐药的目的。本论文利用介孔Mn O₂的氧化性来构建简单快速的谷胱甘肽（GSH）检测的生物传感器,以评价正常细胞与癌细胞中GSH水平差异;以此为根据,设计基于介孔硅的靶向癌细胞GSH响应性释放药物的NDDS逆转耐药。第一部分基于介孔Mn O₂的细胞内GSH含量检测的比色传感器的研究目的:设计一种基于介孔Mn O₂的氧化酶活性的比色法来检测细胞内GSH水平的生物传感器,对癌细胞和正常细胞内GSH水平进行比较,为生物医学诊断中识别癌细胞以及针对癌细胞中GSH水平设计NDDS提供依据。方法:以Mn Cl₂.4H₂O和（NH₄）₆Mo₇O₂₄.4H₂O为原料,采用无机均相法合成介孔Mn O₂。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、Zeta电位、红外光谱（FT-IR）、X-ray粉末衍射（XRD）、氮气吸脱附（BET）和X射线光电子能谱（XPS）对介孔Mn O₂进行表征。其次,将催化底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）与介孔Mn O₂反应来探讨介孔Mn O₂作为模拟酶的催化活性,优化p H、TMB浓度、温度、反应时间对介孔Mn O₂催化活性的影响。随后,对GSH抑制介孔Mn O₂酶活性进行实验验证,以GSH浓度（C）对652 nm处的吸光度（A）进行线性回归去测定GSH线性范围及检测限。用GSH选择性实验来排除细胞内其它物质干扰。用反复冻融法处理肝癌细胞Bel-7402和人脐静脉内皮细胞HUVEC得到细胞裂解液,检测其GSH的含量,将肿瘤细胞和正常细胞GSH含量作比较。最后,采用Bel-7402细胞作为模型,以标准加入法进行回收率试验,评测该方法在复杂的生物样品分析中的可行性。结果:介孔Mn O₂呈球形,直径50 nm左右,孔径分布在3～4 nm左右,呈介孔模式。晶态为α-Mn O₂。FT-IR、Zeta电位和XPS均表明介孔Mn O₂的成功合成。介孔Mn O₂催化氧化TMB的最佳反应条件是:p H=4的Na Ac缓冲液、200μM TMB、在25℃下反应5 min。GSH可以有效抑制氧化酶底物TMB氧化生成蓝色产物ox TMB。在最优条件下,该GSH生物传感器线性范围为0.1～10μM,检测限为55 n M。选择性检测显示,细胞内其它物质对该方法的影响可以忽略,该方法具有特异性。通过检测细胞内GSH浓度,得出肿瘤细胞GSH水平比正常细胞高,为以简单的方式识别癌细胞提供了依据。结论:基于介孔Mn O₂氧化酶活性的GSH传感器具有简便、灵活等优点,其检测限和检测范围较其它基于纳米材料比色法的生物传感器具有优势。采用基于介孔Mn O₂新型GSH检测的生物传感器,应用简单的紫外比色法验证了肿瘤细胞中的GSH水平高于正常细胞,为癌症诊断、药物运输及其它生物医学应用开拓了思路。第二部分:基于介孔硅的双载药纳米平台的构建及逆转癌细胞多药耐药的研究目的:基于氨基化介孔硅（MSN）材料,设计GSH和p H响应、叶酸靶向、同时负载顺铂（CDDP）和5-氟尿嘧啶（5-FU）的双载药NDDS抗肿瘤平台,以期达到肿瘤细胞靶向性、肿瘤细胞微环境响应性释放药物、CDDP和5-FU贯序释放的目的,逆转细胞多药耐药。方法:采用溶剂凝胶法合成氨基修饰的MSN（MSN-NH₂）。利用氧化和缩合反应合成CDDP前药单羧酸链的氧化顺铂（MDDP）和叶酸修饰的聚乙二醇（PEG-FA）。通过酰胺缩合将二者修饰在MSN-NH₂外层,孔内部包封5-FU,制备得MDDP-MSN（5-FU）@PEG-FA双载药NDDS。应用TEM、小角X射线衍射（SAXS）、BET、Zeta电位、热重分析（TGA）、FT-IR、紫外可见光谱（UV-Vis）、核磁共振氢谱（¹H-NMR）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）、液质联用（HPLC-MS）等表征手段对材料和化合物进行表征和验证。5-FU载药量由UV-Vis法测定,MDDP含量由电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定。采用透析法评价和模拟NDDS的GSH和PH依赖性的药物体外释放。以人肝癌细胞敏感株Bel-7402和耐药株Bel-7402/5-FU为模型,采用MTT法进行细胞毒性评价,荧光显微镜观测细胞摄取情况。结果:MSN纳米颗粒的粒径为140 nm,球形,比表面积为813 m²/g,孔径分布在2.28 nm左右。ESI-MS和¹H-NMR验证前药MDDP合成成功。HPLC-MS验证表明MDDP在GSH存在下被有效的还原成活性CDDP。¹H-NMR和UV-Vis分析均提示PEG-FA成功合成。紫外测定5-FU载药量为78.26μg/mg,ICP-MS测定CDDP载药量为5.83μg/mg。在p H=5和GSH的作用下,CDDP 24 h的模拟释药量3.00μg/mg。采用Bel-7402细胞作为模型,将合成的MSN（Rhb）@PEG和MSN（Rhb）@PEG-FA样品进行细胞摄取并用荧光显微镜观察,显示材料可快速被癌细胞吞摄,MSN（Rhb）@PEG-FA样品因叶酸靶向癌细胞表面的叶酸受体作用,显示了更强的内吞作用。MSN@PEG纳米颗粒的细胞毒性结果显示具有良好的生物相容性。六组样品5-FU、CDDP、5-FU+CDDP、MSN（5-FU）、MDDP-MSN（5-FU）和MDDP-MSN（5-FU）@PEG-FA的细胞毒性实验结果显示,5-FU和CDDP联用可对抗细胞耐药性及增强细胞毒性,共载于MDDP-MSN（5-FU）@PEG-FA体系中的5-FU和CDDP相对于自由的二者的混合物耐药指数更低。结论:基于介孔硅材料设计了5-FU和CDDP的双载药NDDS,该NDDS进入肿瘤细胞后,外层的顺铂前药在肿瘤细胞高GSH浓度下被还原成顺铂,随着外层的顺铂释放,内孔中的5-FU得以缓慢释放,这种5-FU联合小剂量顺铂的贯序给药模式对Bel-7402/5-FU耐药株表现出较高的抑制率,具有显著的逆转耐药作用。介孔硅材料以其介孔良好的载药功能和外层可修饰性为基于肿瘤治疗的NDDS的设计提供了多种创新的解决策略。