在当代医学发展中,天然毒素多肽作为神经生物学以及药理学研究的优秀工具试剂以及极具价值的药物前导分子而广受全世界人们的关注。尽管毒素多肽种类繁多,功能多样,但关于毒素多肽的研究主要集中在神经毒素领域。随着研究范围的进一步扩增,毒素多肽中一类具有与细胞膜相互作用功能的多肽正逐渐被人们重视与应用起来。来自于新疆穴居狼蛛的阳离子毒素多肽lycosin-Ⅰ就属于此类膜作用多肽,并在之前的研究中被证实具有广谱的杀菌活性以及抗肿瘤活性。本论文详细地研究了 lycosin-Ⅰ与磷脂膜的作用方式以及多肽在膜上的运动行为,并通过将lycosin-Ⅰ与纳米金颗粒功能化偶联,构建了稳定肿瘤靶向性的纳米颗粒运输系统。随着新型纳米技术的兴起,纳米材料的在生物医学上的应用得到广大研究者的注意。通过将天然多肽与纳米颗粒连用,不仅能够增强多肽分子在生物体内的稳定性,更能够最大程度地提高纳米材料在疾病诊断与治疗上的功能化应用效率。常用于纳米医疗应用的纳米颗粒包括脂质纳米材料与高分子聚合物。根据天然多肽的结构以及生物学功能,本章节集中综述了穿膜肽和抗菌肽在药物设计以及纳米医学领域的应用。细胞穿膜肽是一类能够自由穿透细胞膜的短肽,多数穿膜肽来源于具有穿膜功能蛋白的衍生片段。根据不同的序列特征,穿膜肽可大致分为阳离子穿膜肽、双亲性穿膜肽以及疏水性穿膜肽。大量研究证实,通过将穿膜肽稳定地结合到纳米颗粒的表面,能够有效地处理细胞对纳米颗粒的摄取效率。抗菌肽是一类具有对于多数微生物具有高效杀灭作用的天然多肽产物。与穿膜肽相似大多数抗菌肽包含多个碱性氨基酸与疏水性氨基酸,能够有效地与磷脂膜发生相互作用。目前针对抗菌肽的药物设计主要集中在对其序列的改造以降低其对于正常细胞的毒性,以及利用功能化纳米材料提高其在体内的稳定性。从新疆穴居狼蛛毒液中分离得到的lycosin-Ⅰ被证实能够通过与细胞膜相互作用改变细胞膜通透性从而在抑制肿瘤细胞的生长。在本章节中,我们在lycosin-Ⅰ分子的N端加上罗丹明荧光标记,利用物镜型全内反单分子荧光成像系统,建立了基于单体rh-lycosin-Ⅰ荧光强度的统计分析模型,并对不同溶液状态下的lycosin-Ⅰ的化学计量信息进行了准确的统计分析。实验结果表明,lycosin-Ⅰ分子在不同生理缓冲液环境中大多数呈单体分散状态,且这一分散行为不随多肽浓度以及孵育时间的变化而改变。而当lycosin-Ⅰ与磷脂膜相互接触后,随着时间的增长,lycosin-Ⅰ在磷脂膜上发生一定程度的团聚行为,并随多肽浓度的增加而加剧。当作用于负电性磷脂膜时,lycosin-Ⅰ的团聚速度和程度进一步加剧。通过对lycosin-Ⅰ与磷脂膜作用时二级结构以及运动行为的研究,推测lycosin-Ⅰ分子在磷脂膜上的受限的运动行为以及双亲性α-螺旋结构的形成是进一步加速分子自身团聚行为的重要原因。研究成果有利于为lycosin-Ⅰ与磷脂膜的作用机制提供了新的见解,对此类多肽抗癌机制的研究具有指导意义。为了充分利用lycosin-Ⅰ选择性抗癌活性和纳米药物的优势,我们构建了 lycosin-Ⅰ修饰的纳米金颗粒,用于开发抗癌药物载体和光热治疗药物。利用lycosin-Ⅰ修饰60nm金颗粒发现lycosin-Ⅰ的功能化修饰能够显著提高金纳米颗粒在肿瘤细胞内的转移效率,且对非肿瘤细胞表现出低敏感性。进一步研究发现lycosin-Ⅰ-金颗粒能够通过内吞的方式进入肿瘤细胞,并随处理时间的增长而在细胞内累积。通过对其生物安全性检测发现,摄取进入细胞中的lycosin-Ⅰ-金颗粒并不会影响细胞正常生命活性,在活体中对正常器官没有明显的积累,并能被迅速清除出体内。而在肿瘤小鼠模型中,lycosin-Ⅰ-金颗粒能够经由血液循环系统大量累积在肿瘤组织中,因此lycosin-I-纳米金颗粒可作为新型肿瘤靶向载药系统在肿瘤化学治疗上发挥重大作用。利用纳米金棒本生的消光效应和光热转换效应,我们构建了 lycosin-Ⅰ修饰纳米金棒,该修饰材料同样可以选择性高效进入肿瘤细胞,并在近红外激光(808 nm)辐射下产热导致肿瘤细胞死亡,证明构建的lycosin-Ⅰ-纳米金颗粒体系在肿瘤诊断以及肿瘤放疗与光热治疗中具有重大应用潜能。