肿瘤是机体在各种致癌因素作用下,局部组织的某个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,导致克隆性异常增生而形成的异常病变,其中恶性肿瘤容易侵润和转移、不易根治、死亡率高,是威胁人类健康的重大疾病。肿瘤的早期诊断、早期治疗对延长病人生存时间、提高生活质量、降低死亡率具有非常重要的意义。虽然现代的医疗水平和诊断技术都比过去有了显著的提高,但是在肿瘤的早期诊断方面仍然有很多欠缺,导致部分病人在发现肿瘤时已经进入晚期,失去了治疗的最佳时机。因此,亟需开发肿瘤诊断和治疗的新原理、新方法以提高肿瘤的早期诊断率和治愈率。近年来,纳米技术的快速发展以及与物理、化学、生物学等其他学科的交叉融合,为肿瘤诊疗的发展提供了新的契机。目前,已经出现很多新的基于纳米材料的检测方法,具有较高的灵敏度和特异性,然而,能够在细胞中进行检测的方法仍然很少。对细胞内生物分子的实时、原位检测,不仅对肿瘤生物学的基础研究具有重要的意义,而且有助于提供肿瘤诊断新方法,因此,开发细胞内的生物传感器十分有必要。此外,现有的肿瘤治疗药物通常靶向性较差,对正常细胞仍具有一定的杀伤力,治疗带来的副作用较大,且容易耐药。以纳米材料为基质,开发靶向性强的纳米药物将会为肿瘤的治疗开辟新的途径。本论文以金属纳米材料为载体,开发了检测肿瘤标志物以及靶向杀伤肿瘤细胞的新方法,为肿瘤的诊断和治疗提供新的思路。第一章:基于金纳米颗粒的端粒酶检测新方法研究在本章中,我们构建了一种基于金纳米颗粒的细胞内端粒酶活性检测新方法,通过在金纳米颗粒表面修饰端粒酶引物序列和信号序列制备成端粒酶活性检测探针,在细胞的内吞作用下探针进入细胞,当遇到有活性的端粒酶时,探针的引物序列末端可以延伸出许多重复的端粒序列,进而与周围信号序列的茎环结构互补配对并打开茎环,使修饰在5’端的荧光基团远离金纳米颗粒表面并恢复荧光,通过检测荧光值的大小即可表征端粒酶的活性。此外,基于同样的末端延伸原理,我们又设计出一种可以在体外检测核酸片段的生物传感器。通过一系列的实验,证明以上两种传感器在检测细胞内端粒酶活性以及溶液中核酸浓度方面都具有良好的检测性能。这将为肿瘤广谱标志物端粒酶以及肿瘤相关核酸片段的灵敏检测提供新的方法,具有发展成为肿瘤早期诊断方法的潜力。第二章:基于液态金属纳米颗粒的肿瘤细胞内mRNA检测新方法研究在本章内容中,我们构建了一种可以检测肿瘤细胞内mRNA的检测新方法,这种方法以液态金属镓铟合金纳米颗粒为核心,通过表面修饰互补配对且分别带有荧光基团和荧光淬灭基团的双链DNA分子来形成检测探针,在细胞核内体的弱酸性环境下,稼铟合金纳米颗粒逐渐融合释放出表面的双链DNA分子,当待测mRNA存在时,mRNA与双链DNA竞争性结合,使带有荧光标记的短DNA链脱落,荧光恢复,通过对荧光值的检测来实现对靶mRNA的检测。在完成检测的一定时间后,稼铟合金纳米颗粒将由细胞代谢排出,因此该纳米探针不仅可以方便快捷的对mRNA进行体内、体外检测,并且由于其可降解性,即使进行体内检测,也不会对细胞产生毒性,为将来的肿瘤在体检测和实时监测提供了新的思路。第三章:基于适体/蛋白酶修饰的金纳米颗粒用于肿瘤治疗的新方法研究在本章内容中,我们设计并制备了一种基于适体的靶向性蛋白酶纳米复合物MUC1-ProK-GNPs,通过MUC1适体与肿瘤细胞膜上高表达的MUC1蛋白结合,将纳米复合物拉近至肿瘤细胞膜表面,使得细胞膜上的膜蛋白靠近金纳米颗粒上修饰的蛋白酶K,导致周围距离较近的膜蛋白均被水解,同时由于细胞膜的流动性,水解后的MUC1膜蛋白与适体的结合变得松散,于是从适体上脱落,进而纳米复合物可以寻找下一个MUC1膜蛋白并与之结合,重复上述过程,直至大部分膜蛋白被摧毁。这一过程将导致细胞膜上的蛋白质逐渐变少,细胞膜的物质代谢、信息交换以及屏障功能均受到破坏,最终引起细胞死亡。经过一系列实验,我们证实该纳米复合物具有极高的肿瘤细胞靶向性,对正常细胞毒性很低,具有发展成为抗肿瘤药物的潜在应用价值,为肿瘤治疗提供了一种新的思路。