氨基喹唑啉类化合物在人类癌症治疗中具有潜在的应用价值。我们实验室合成了一种新的氨基喹唑啉衍生物9d,针对A549肺癌细胞展现出良好的抗肿瘤活性。但是9 d的药物作用机理研究主要集中在细胞和基因水平,代谢方面的机制有所欠缺,因此我们建立了一种超高效液相色谱与四极杆飞行时间质谱联用(UPLC/Q-TOF MS)平台,使用代谢组学的方法揭示了9d的相关代谢通路,进一步研究9d潜在的抗肿瘤机制。我们使用Q-TOF MS和MS/MS在加药组和对照组之间一共鉴定出了22种与药物作用相关的代谢差异物,这些代谢物参与了甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢,以及氨酰tRNA生物合成。最终实验结果表明9d作用后,谷胱甘肽和细胞膜成分磷脂酰胆碱明显减少,而它们的氧化产物氧化型谷胱甘肽和溶血磷脂酰胆碱则显著增加。进一步的研究发现9d造成细胞中活性氧的累积,从而引起线粒体的损伤。因而说明9d能诱导肿瘤细胞产生氧化应激最终导致细胞凋亡。此外,苯丙氨酸代谢中上调的L-苯丙氨酸可能在A549细胞中起到了内源性药物载体的作用。氨酰tRNA生物合成受到抑制以及细胞周期G1期阻滞的实验结果与有些已经上市的氨基喹唑啉药物一致。因此,9d诱导的氧化应激和细胞周期阻滞最终导致了A549细胞凋亡。该代谢组学平台提供了一种快速有效的方法研究氨基喹唑啉衍生物的药物作用,从而验证并补充了抗肿瘤药物在代谢小分子方面的作用机制。此外,我们还构建了一个微流控平台模拟三阴性乳腺癌细胞的肿瘤微环境(包括肿瘤细胞、肿瘤相关细胞、细胞外基质和氧气浓度梯度),用于研究多柔比星作用效果是否受到肿瘤缺氧微环境的抑制。我们首先将三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231和人体单核细胞U937共培养,证明了U937最终会分化为肿瘤相关巨噬细胞,因而可以使用?型胶原直接包裹MDA-MB-231和U937,来模拟三维培养条件下的细胞形态。同时还建立了易于操作的动态氧气浓度梯度调控平台,有效地和细胞培养装置结合起来,用于快速构建肿瘤缺氧微环境。最后检测细胞活性,证明DOX确实为氧依赖的化疗药物,与文献报道一致,表明该模型适用于研究抗肿瘤药物作用效果与氧气浓度的关系。因此我们可以利用该平台来表征肿瘤微环境中多因素共同作用下缺氧对抗肿瘤药物药效的影响。