由于纳米颗粒表面功能化策略在纳米医学领域面临挑战,最近有相当多的努力致力于仿生纳米技术,其中一些有效设计的灵感来自于大自然。考虑到纳米颗粒在体内相互作用的内在生物学特性,生物仿生学是一种有效设计纳米颗粒的合理方法,因为它利用了在进化过程中不断完善的自然发生的策略。以细胞为例,它是生物学最基本的单元之一,尤其擅长在复杂的环境中执行特定的功能。无论是独立的还是作为多细胞生物的一部分,细胞膜都会接触到各种各样的蛋白质、其他细胞和细胞外基质,但却能很好地完成生存所必需的特定任务。包膜后的纳米颗粒本质上继承了其源细胞膜的特性,赋予其广泛的功能,如长循环和疾病相关的靶向性。本论文概括了细胞膜包覆纳米颗粒在疾病领域的应用进展,针对目前纳米医学领域所遇到的问题,我们利用细胞膜包覆的技术优势,开展了以下工作:1、虽然PD-1免疫治疗广泛用于治疗黑色素瘤,但其疗效仍有待提高。在本研究中,我们提出了一种结合免疫疗法和饥饿疗法的治疗方法,以达到更好的抗肿瘤效果。我们设计了CMSN-GOx方法,介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)负载葡萄糖氧化酶(GOx),然后将肿瘤细胞膜包裹在其表面,实现饥饿治疗。通过仿生功能化MSN纳米颗粒表面,我们可以合成出能够逃逸宿主免疫系统和同源靶向的纳米颗粒。这些特性使得纳米颗粒能够提高肿瘤组织的靶向性和富集能力。我们合成的CMSN-GOx可以消融肿瘤,诱导树突状细胞成熟,刺激抗肿瘤免疫反应。我们对这些纳米颗粒进行了体内治疗分析,并确定我们的联合治疗方案CMSN-GOx+PD-1比单独使用CMSN-GOx或PD-1具有更好的抗肿瘤治疗效果。此外,我们还利用正电子发射断层成像技术(PET)分析了肿瘤组织中葡萄糖代谢水平,研究体内肿瘤治疗的效果。2、肝癌化疗未取得满意的疗效,主要是由于肝癌具有较高的耐药性。此外,化疗对正常组织有毒副作用,且几乎不能杀死与肿瘤进展和转移密切相关的肿瘤干细胞(CSCs)。光热疗法(PTT)只能损伤肿瘤组织,缺乏特异性杀伤CSCs的能力。在此,我们合成了一种具有良好生物相容性的仿生纳米颗粒,仿生纳米颗粒负载吲哚菁绿(ICG)和维生素C(VC),并在纳米颗粒表面包覆血小板膜。制备的纳米颗粒通过尾静脉注射到原位肝癌裸鼠模型中。由于血小板膜具有免疫逃避和肿瘤靶向性,在肿瘤组织中富集。在激光照射下(808 nm),产生高温杀死癌细胞,同时释放VC清除CSCs。在体内和体外,联合治疗在杀伤CSCs、抑制肿瘤生长和转移方面具有显著优势。此外,我们使用多模态成像来表征联合治疗的效果,这使我们相信这种简单、安全的治疗模型在未来HCC的临床实践中具有一定的应用潜力。3、在未来十年,非酒精性脂肪性肝炎(NASH)将成为肝移植最常见的适应症。目前NASH治疗尚未取得满意的效果,这主要是由于NASH发病机制的复杂性和细胞因子的多样性。在本工作中,我们设计了PNM-G-PV,将吡格列酮和维生素E(G-PV)装入明胶纳米颗粒(G)中,然后纳米颗粒表面包覆血小板-中性粒细胞膜融合后的杂交膜(PNM)。PNM遗传自天然源细胞,由于其表面标记物含有大量“别吃我”信号,显示出免疫逃避能力,并由于其特异性表面粘附分子具有双重炎症富集能力。通过功能化明胶纳米颗粒仿生表面,PNM-G可以增强炎症部位的靶向性和富集肝脏组织。由于基质金属蛋白酶-9(MMP-9)在NASH位点的高表达,使明胶纳米颗粒智能响应降解,释放维生素E和吡格列酮用于药物治疗。我们对这些纳米颗粒进行了体内分析,并确定我们制备的PNM-G-PV比单独使用G-PV或PV具有更好的NASH治疗效果。此外,我们还测量了肝脏组织中三酰甘油(TAG)代谢水平,以研究在体内NASH的治疗效果。