化疗和放疗是国际医疗界治疗癌症的一般常用手段。然而,大多数现有的化学/放射治疗剂对正常组织和血液具有非特异性毒性,使这两种治疗肿瘤的方法均存在很大的毒副作用,对人体的正常组织和器官会造成较大的伤害。开发高效、低毒、具有新作用机制的新型抗癌药物在当前药物研发领域中备受关注。一些气体信号分子如CO和NO可以选择性诱导癌细胞凋亡,并在合适的浓度范围内保护正常细胞。气体治疗的这种抗癌选择性明显优于传统的化疗/放疗药物。因此,气体疗法正成为一种有前途的治疗策略。CO分子量小,具有较高的跨膜扩散能力,但这种扩散无目的性。如果大量的CO扩散到血液中会带来潜在的血液中毒风险;如果自由扩散到病灶部位的CO浓度太低,会导致其生物利用度低、药效受限。目前,气体治疗的临床实践中,直接吸入CO气体和口服或腹腔注射能释放CO的前药是两种主要的给药途径。直接吸入CO气体的给药方法难以控制CO的摄入剂量,而现有的前药普遍缺乏肿瘤靶向能力。两种给药途径都可能导致高的一氧化碳中毒风险。通过整合先进的纳米材料,结合靶向肿瘤的CO前药和肿瘤内控释CO的智能纳米药物,构建新型靶向纳米药物传输体系是一个重要策略。一些纳米药物已被开发用于肿瘤靶向释放和CO的控制释放,但它们只能将CO释放到溶酶体或细胞质中,不能释放到线粒体中。线粒体是CO发挥其生理功能的靶点,CO可以通过在机体内与氧竞争结合细胞色素c氧化酶而抑制线粒体呼吸,损害肿瘤细胞的线粒体生物能,从而导致肿瘤细胞凋亡。因此我们假设,多级逐步地将CO前体药物靶向输送到肿瘤组织-细胞-线粒体,可能获得理想的气体治疗效果。此外,我们还假设肿瘤线粒体微环境触发前药释放CO将进一步提高靶向治疗的效果。本文提出一种全新的多级组装/解组装策略,构建了一种新型的智能纳米药物（FeCO-TPP@MSN@HA）,通过配体交换反应将Fe3（CO）12与TPP-SH配位,制备了TPP-FeCO前药,该前药具有ROS引发CO释放的特性,并能有效地靶向到线粒体进行肿瘤治疗。将FeCO-TPP前药装载到MSN中,通过增强渗透与滞留效应（EPR）效应实现了肿瘤组织的被动靶向药物递送,同时构建的FeCO-TPP@MSN@HA纳米药物通过CD44识别HA实现药物在肿瘤细胞的主动靶向药物递送。依次实现了肿瘤组织的靶向给药（第一步靶向）、肿瘤细胞的靶向给药（第二步靶向）,从纳米药物中释放CO前药（第一步可控释放）、CO前药的线粒体靶向释放（第三步靶向释放）和CO在线粒体内的ROS响应释放（第二步可控释放）。体外的荧光共定位验证了这种肿瘤组织?肿瘤细胞?线粒体的靶向给药和随后的前药/一氧化碳触发释放。细胞能量代谢研究表明,纳米药物增强了癌细胞线粒体功能的损伤,并保护了正常细胞的线粒体功能,以维持其正常的能量代谢。肿瘤鼠体内研究表明,FeCO-TPP@MSN@HA纳米药物对肿瘤的生长和转移有明显的抑制作用。综上所述,这些结果表明我们所提出的多级组装/解组装策略为设计纳米药物提供了一条新的途径。