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肿瘤转移是现如今癌症难以攻克的主要原因。先进的分子成像技术在无创监测肿瘤发生早期的恶化和转移的病理状态方面具有巨大潜力。“诊疗一体化”狭义的说是诊断和治疗,广义的讲诊断包括实验室诊断、影像学诊断、病理诊断和分子学诊断与治疗相结合,将肿瘤成像、靶向药物递送、活体示踪、药物治疗和预后监测等整合于一体的多功能纳米诊疗剂,现已成为医药领域的研究热点,其可实时精确诊断病情并同步进行治疗,实时监控疗效,随时调整给药方案,有利于达到最佳治疗效果,减少毒副作用,实现恶性与转移性肿瘤的精准治疗。该方式方法为肿瘤治疗带来了新的希望。核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）是目前临床上最有效的影像诊断方法之一。其具有无创、无辐射损伤、软组织分辨率高、多核多参数成像、任意层扫描等优点。对于中枢神经系统,神经血管成像是首选方法,特别是在其他检测方法无法识别的小的肿瘤病变中。由于能提供高分辨率的软组织解剖图像,MRI已成为临床成像的重要工具。据估计,近70%的MRI检查使用造影剂来提高图像对比度,这一比例仍在扩大。造影剂（Contrast agent,CA）具有双重功能:获取高分辨率图像和减少图像采集所需时间。并且,现新型材料有助于病灶的早期发现,并精确地将药物靶向递送到肿瘤组织。核磁共振测量信号是由原子核的自旋运动引起的,根据其原理造影剂可以分为两种,即纵向弛豫（longitudinal relaxation,T1）造影剂和横向弛豫（Transverse Relaxation,T2）造影剂。T1造影剂通常是顺磁性元素,如钆离子和锰离子,它们可以有效地缩短自旋晶格弛豫时间,增强了水分子的纵向和横向弛豫率（longitudinal relaxation rate,r1、Transverse relaxation rate,r2）。然而,这些造影剂是组织非特异性的,在体内代谢时间短,并具有潜在的细胞和组织毒性。天然免疫是生物体抵御病原体感染的第一道防线。研究发现,胞质中脱氧核糖核酸被其受体核酸转移酶（cyclicGMP-AMP synthase,cGAS）识别后,引发环化二核苷酸（cyclicGMP-AMP,cGAMP）与接头蛋白干扰素刺激基因（stimulator of interferon,STING）结合,随后刺激Ⅰ型干扰素（Interferon,IFN-I）的释放。最近的研究表明,Mn2+是cGAS的激活剂,可诱导cGAS蛋白构象变化,激活cGAS-STING信号通路产生免疫应答。作为新型STING激动剂,Mn2+在增强抗肿瘤和抗病毒免疫反应方面表现出了巨大的应用潜力。家蚕的丝胶蛋白（silk sericin,SS）是一种水溶性蛋白质,是皮肤的天然保湿因子,但其较差的力学性能限制了丝胶蛋白的单独使用。为了提高丝胶基质的稳定性,丝胶必须与其他聚合物混合或交联以提高其力学性能。近年来,蚕丝蛋白优异的生物相容性和多种生物学活性引起了众多研究者们的关注。低分子量丝胶肽或丝胶水解产物已经用于化妆品、护理产品、保健产品和药物递送载体等。高分子量丝胶主要用于软骨组织工程,具有良好的生物降解性、生物相容性和低免疫原性。天然蚕丝纤维用作医用手术缝合线和组织工程支架,可诱导促炎症细胞因子的产生,增强细胞的吞噬作用。由于丝胶能够促进细胞增殖,增加细胞活性,因此丝胶蛋白在生物医学领域的应用吸引了众多的研究者。最近几十年,Gd、Mn螯合物占据了磁共振造影剂的大部分市场。纳米技术的快速发展为磁共振造影剂的发展带来了新的机遇。研究人员将造影剂与多种肿瘤治疗手段联合,制备了纳米制剂并加以改进,从而提高其靶向抗肿瘤能力、弛豫效能、安全性和稳定性。诊疗一体化药物是当前的主要研究热点和未来的发展趋势。本研究取得了以下研究成果:1.SS@GAH-GdCl3造影剂的制备及应用研究开发具有p H响应和肿瘤靶向能力的磁共振成像钆离子造影剂具有重要意义。丝胶钆造影剂（SS@GAH-GdCl3）是通过希弗碱反应将丝胶蛋白与乙酸钆（GAH）共价交联,然后通过与氯化钆（GdCl3）静电吸附制备而成。Zeta电位检测结果表明SS@GAH-GdCl3可以自然地响应p H的变化,并自由地实现从p H 7.5的负表面电势到p H 5.8的正表面电势的转变。T1加权MR图像表明,在3.0 T磁场下,SS@GAH-GdCl3在p H 5.8环境下比在p H 7.4环境下具有更高的T1弛豫率。SS@GAH-GdCl3的弛豫率是商品化造影剂马根维显（Magnevist）的4.32倍。对肿瘤进行T1加权MR成像,结果显示SS@GAH-GdCl3可以靶向并且聚集在肿瘤组织周围,对肿瘤实现长达2 h的MR成像。更重要的是,SS@GAH-GdCl3具有良好的细胞相容性,不存在任何钆离子泄漏,并且不会在体内引起溶血、炎症、组织损伤及血清生化指标和体重的变化。因此,SS@GAH-GdCl3作为用于p H响应和肿瘤靶向功能的核磁共振成像造影剂具有巨大的潜力。2.Mn-CREKA-CTLA-4-SS造影剂的制备及其应用研究1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（1-（3-Dimethylaminopropyl）-3-ethylcarbodiimide hydrochloride,EDC）和N-羟基硫代琥珀酰亚胺（N-Hydroxy sulfosuccinimide sodium salt,sulfo-NHS）可与羧基（-COOH）反应形成稳定的N-羟基琥珀酰亚胺酯,进一步与伯胺（-NH2）反应使羧基和氨基之间形成酰胺键。根据此反应,本研究将醋酸锰与EDC和sulfo-NHS结合,随后依次与CREKA、CTLA-4和SS反应,制备了集造影与肿瘤杀伤于一体的Mn-CREKA-CTLA-4-SS（MCCS）。五肽蛋白CREKA（Cys-Arg-Glu-Lys-Ala）与纤连蛋白及其复合物有极高的亲和力,可以促进MCS识别和响应原位或转移的肿瘤组织,并富集于肿瘤周围。T1加权成像弛豫数据显示,MCS的弛豫率约是马根维显的2.50倍。荷瘤鼠肿瘤T1加权MR图像显示MCS可以直接靶向肿瘤并聚集在肿瘤组织周围,增强肿瘤组织的显影。Mn和细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4）分别刺激cGAS-STING信号通路和免疫系统产生免疫应答,进而杀伤肿瘤细胞。3.MCCS对肿瘤治疗的应用研究将MCCS（50μg Mn）与腺癌人类肺泡基底上皮细胞A549-Luc-GFP共同孵育,48小时后约60%的肺癌细胞发生凋亡。蛋白质免疫印迹实验结果显示MCCS与肿瘤细胞共同孵育后,上调了自噬和凋亡相关蛋白（LC3Blight chain 3 B,LC3B）,Bcl-2相关X蛋白（BCL2-Associated X,Bax）和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3,Caspase3）的表达,下调了核因子p65（nuclear factor-p65,p65）和B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2,Bcl-2）的表达,并导致ROS累积。其次,MCCS也上调了肿瘤细胞中cGAS-STING相关蛋白IFN-β（Interferon-β,IFN-β）、干扰素调节因子-3（interferon regulatory factor 3,IRF3）、磷酸化干扰素调节因子3（phospho-IRF3,P-IRF3）与STING的表达。这些结果表明MCCS不仅激活了cGAS-STING通路,同时也导致了细胞自噬和凋亡。在人淋巴细胞实验中,MCCS刺激CD8阳性的效应T细胞上调表达了78.10%,调节性T细胞下调了13.30%,表明其显著激活了细胞的免疫系统。在体内实验中,MCCS激活了小鼠脾脏及血液中CD8阳性效应T细胞和CD80阳性T细胞等免疫细胞的增殖及干扰素-γ（Interferon-γ,IFN-γ）和颗粒酶的表达。MCCS在正常小鼠体内具有良好的细胞相容性,未引起体内溶血、炎症、组织损伤以及血清生化指标和血常规的变化。MCCS在实现肿瘤靶向、增强MRI成像的同时,有效地杀伤了肿瘤细胞,为开发新型肿瘤诊疗一体化生物材料提供了重要的理论依据和指导。