目的:针对氧化铪纳米颗粒(HfO_2NPs)作为放射增敏剂深部渗透不足的问题,本论文的研究目的主要包括以下四点:其一,合成表面修饰有维生素E聚乙二醇琥珀酸酯(D-α-Tocopheryl Polyethylene Glycol Succinate,TPGS)的氧化铪纳米颗粒(s-HfO_2NPs)和未经修饰的氧化铪纳米颗粒(l-HfO_2NPs),并对其物理化学性质进行表征;其二,构建能够模拟体内肿瘤生长微环境的MCF-7肿瘤细胞球模型,并将此模型用于NPs的细胞毒性研究;其三,建立乳腺癌模型并用于s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs在肿瘤中的可视化分析;其四,对NPs在肿瘤中的渗透深度进行定量分析并评价其在肿瘤中的滞留能力。方法:1)NPs的合成及表征:分别使用热解法和水热法合成s-HfO_2NPs和l-HfO_2NPs,并对其物理化学性质进行表征。2)体外细胞毒性研究:利用超低吸附原理,在体外构建MCF-7肿瘤细胞球模型,并分别使用单层贴壁细胞和肿瘤细胞球进行细胞毒性研究。3)乳腺癌模型的建立:将18只BALB/c小鼠随机分为两组,每组9只,即2 h组和7 d组(3次3.7 Gray X射线照射)。饲养一周后,在小鼠腹壁左侧第4对乳房垫皮下接种20μL(3×10~7/m L)4T1细胞悬液。当肿瘤体积大小达到100 mm~3～180 mm~3时,采用单次MRTX849生产商瘤内注射的方式分别注入s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs葡萄糖混悬液50μL(40 mg/m L)。4)瘤内NPs可视化研究:通过同步辐射微米计算机断层成像(Synchrotron Radiation Microcomputed Tomography,SR-μCT)方法对s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs在乳腺癌肿瘤组织中的渗透进行可视化分析。5)肿瘤渗透深度和分布特征研究:使用期望最大化(Expectation Maximization,EM)算法和迭代分割方法对s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs在肿瘤组织中的穿透深度和分布特征进行定量分析。使用电感耦合等离子体-质谱仪(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry,ICP-MS)测量肿瘤内Hf元素含量评价其一周内的滞留效应。结果:1)NPs的理化特征:s-HfO_2NPs的平均粒径为2.14±0.Tamoxifen生产商06 nm,l-HfO_2 NPs的平均长径为53.82±0.32 nm,平均短径为28.66±0.25 nm。2)细胞毒性结果:利用单层贴壁MCF-7细胞进行毒性检测的结果显示s-HfO_2NPs的IC_(50)值为447μg/m L,l-HfO_2 NPs的IC_(50)值为1356μg/m L。利用肿瘤细胞球进行毒性检Foodborne infection测的结果显示s-HfO_2NPs的IC_(50)值为1356μg/m L,l-HfO_2 NPs的IC_(50)值为12618μg/m L。3)乳腺癌模型的建立:肿瘤大小无明显差异,经脱水处理后约88%的肿瘤可控制在探测器视野范围内。4)瘤内NPs可视化:瘤内注射NPs后2 h,s-HfO_2 NPs在整个肿瘤组织中广泛扩散,而l-HfO_2 NPs在肿瘤组织中的强吸收信号主要集中在肿瘤注射部位。在X射线照射后,s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs在肿瘤深部区域的信号均明显增强。5)渗透性和分布特征定量分析:注射NPs后2 h,s-HfO_2NPs在XY、YZ和XZ方向的肿瘤中心区域(2200～4400μm)的剂量占比分别为26.21%、89.66%、68.12%,均大于l-HfO_2NPs(0.76%、63.62%、42.29%)。并且,在相似的成像体积下,约98.5%的l-HfO_2 NPs集中在XY肿瘤体积的约1000μm附近。提示与l-HfO_2 NPs相比,s-HfO_2 NPs更倾向于分布在肿瘤体积的中心区域,而l-HfO_2NPs倾向于集中在肿瘤的边缘区域。值得注意的是,3次3.7 Gray X射线照射后,肿瘤内NPs的分布模式发生了变化。s-HfO_2NPs在XY、YZ和XZ方向肿瘤体积中心(2200～4400μm)区域的剂量占比分别为68.64%、46.96%、79.43%。表明X射线照射后,s-HfO_2NPs在肿瘤体积中分布的更加均匀。l-HfO_2NPs在XY、YZ和XZ方向的肿瘤体积中心区域的剂量占比分别为26.56%、80.37%、46.19%。表明X射线照射后,l-HfO_2NPs在肿瘤体积中分布的更加广泛。并且,两种NPs具有相似的积累模式,均约有65%的注射剂量在瘤内注射后第7天仍保留在肿瘤内。结论:相较于l-HfO_2NPs,s-HfO_2NPs在乳腺癌肿瘤组织中的分布更加均匀,扩散速度更快,渗透深度更深。还发现放射治疗可能有助于s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs在肿瘤中的渗透。而且,s-HfO_2 NPs和l-HfO_2 NPs在肿瘤内均至少有7天的滞留时间。