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摘要纳米材料在肿瘤治疗领域的应用引起了广泛的关注。在众多纳米材料之中，纳米金刚石因其易于合成和进行表面改性，并且具有高比表面积和良好的生物相容性等优越的物理化学特性，成为生物医学中很有前途的一类碳纳米材料。尽管纳米材料在肿瘤治疗领域显示出极大的应用潜力，但关于材料本身调节细胞生物学行为方面的研究还十分匮乏。而且，纳米材料在穿透内皮组织到达肿瘤部位的过程中，会在血流剪切应力的影响下与血管内皮屏障发生复杂的相互作用，而传统的体外研究模型大多无法模拟这一过程。因此开发能够模拟体内肿瘤微环境的研究方法和手段，在更接近生理微环境的条件下探究纳米材料在给药过程中与肿瘤.血管系统的作用，对于评价纳米材料给药体系的治疗效果至关重要。此外，有研究证明，作为体内生理微环境的重要组成部分，肠道菌群失调会诱导肿瘤转移，以及使患者对化疗药物产生耐药性。因此开发兼具杀菌和抗癌双重功能的材料，并探究其肿瘤治疗效果是一项有意义工作。<br>　　基于以上问题，本论文利用微流控技术，研究了纳米金刚石对于肿瘤细胞迁移能力以及在剪切应力作用下对血管内皮屏障的影响，并对其作用机制进行了探讨。另外，肠道菌群作为肠道肿瘤微环境中的重要组成部分，探讨了同时具备抗菌和抗肿瘤功能的纳米材料在克服由细菌引起的结直肠癌耐药性方面的治疗前景。研究内容主要包括以下几个方面:<br>　　1.探究了羧基化纳米金刚石对人宫颈癌细胞和小鼠黑色素瘤细胞迁移能力的影响。细胞粘附力测试和肌动蛋白骨架染色实验表明，羧基化纳米金刚石可以增强细胞对纤连蛋白基底的粘附能力，导致细胞运动受限，并损害细胞骨架的组装。蛋白层面表达水平和机制分析证明，羧基化纳米金刚石可以下调人宫颈癌细胞N-Cadherin和Vimentin蛋白的表达，上调E-cadherin蛋白的表达，通过TGF-β信号通路逆转上皮.间质转化过程，从而抑制肿瘤细胞的迁移。小鼠体内肺转移模型也显示，羧基化纳米金刚石能有效降低小鼠黑色素瘤细胞向肺部的转移。<br>　　2.开发了双层共培养微流控系统，该系统可用于研究模拟流动剪切应力下的肿瘤细胞与血管内皮细胞的相互作用。采用人脐静脉内皮细胞和人宫颈癌细胞分别在上通道和下通道进行共培养，结果显示:在流动条件下，与肿瘤细胞共同培养的内皮细胞迁移和增殖能力增强，且具有渗漏性，即在一定程度上表现出肿瘤血管内皮细胞的特征;将羧基化纳米金刚石分散在细胞培养基中，通过流动注射的方式递送到内皮细胞培养腔室。结果显示:羧基化纳米金刚石一定范围内增强内皮细胞通透性，但它也能减弱内皮细胞的迁移和增殖，并同时具有抑制内皮细胞向肿瘤血管内皮细胞转化的能力。荷瘤裸鼠模型的实验结果也证明了羧基化纳米金刚石在体内通过抑制肿瘤血管的增殖来遏制肿瘤生长的机制。<br>　　3.合成了兼具抗菌和抗肿瘤性能的Zn(IO3)2及Zn(IO3)2-纳米金刚石复合材料，该材料在体外能够产生单线态氧及羟基自由基等活性氧物种，对体外单独培养的大肠杆菌、结肠癌细胞以及细菌感染性结肠癌细胞均有良好的杀伤效果。对Zn(IO3)2杀伤细胞机理的初步探讨表明:Zn(IO3)2可以提高肿瘤细胞内活性氧水平，使细胞产生氧化应激反应从而诱导细胞死亡。此外，与单独Zn(IO3)2相比，Zn(IO3)2在与纳米金刚石结合后，可以更高效地杀伤细菌感染性结肠癌细胞。