癌症是世界范围的重大公共卫生问题。癌细胞恶性增殖及逃避凋亡的特性与细胞过表达的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（heparan sulfate proteoglycan,HSPG）密切相关。而HSPG是由核心蛋白与硫酸乙酰肝素糖链组成。研究表明,硫酸乙酰肝素是糖胺聚糖家族中的一类高度硫酸化多糖,在恶性肿瘤的发生、发展和转移过程中扮演着重要的角色。硫酸乙酰肝素的糖链上含有很多的硫酸基团,且它的生物活性与硫酸基的密度和硫酸化位点有关。然而,硫酸乙酰肝素的化学结构极为复杂,难以提取、合成和纯化,这也限制了其相关功能和应用研究的开展。本课题在前期工作基础上,从硫酸乙酰肝素双糖单元的N-乙酰氨基葡萄糖（N-acetylglucosamine,GlcNAc）出发,准确控制化学结构,合成了不同硫酸化结构的GlcNAc衍生物,通过“Click”化学反应将其修饰到具有良好光稳定性和生物相容性的荧光二氧化硅纳米粒子（fluorescent silica nanoparticles,FSiNPs）表面,得到一系列糖纳米粒子。从细胞水平研究了糖纳米粒子对癌细胞生长的影响,糖单元结构与活性之间的关系。具体内容如下:首先,从GlcNAc出发,准确控制化学结构,合成了6种不同位点硫酸化的GlcNAc衍生物。分别用红外光谱和核磁共振氢谱分析并鉴定化合物结构。采用反相微乳液法制备了FSiNPs。分别用红外光谱,透射电子显微镜和动态光散射对FSiNPs的组成、形貌、尺寸分布和ζ-电位进行了表征。结果显示,FSiNPs粒径均一、形貌规整、分散性较好;干燥状态下的粒径约为65 nm,平均水合粒径为71 nm,且表面带有中等强度的负电荷。其次,将6种GlcNAc衍生物分别修饰于FSiNPs表面,得到一系列不同硫酸化的糖纳米粒子。硫酸化糖单元修饰后,FSiNPs的粒径增大至75～86 nm。通过热失重数据计算粒子表面的糖基密度范围控制在0.24～1.37μmol/m~2。糖单体及其对应的糖纳米粒子的溶血率均低于1.5%,显示出良好的血液相容性。最后,细胞实验评价结果显示,上述糖纳米粒子中,3,4,6-O位硫酸化的糖纳米粒子（NP6）可以抑制癌细胞的生长,共聚焦显微镜观察发现癌细胞会高效摄取糖纳米粒子。细胞凋亡测试结果表明,NP6能激活Caspase-3而诱导癌细胞发生凋亡。Western blot实验显示细胞凋亡与Caspase-3蛋白表达水平相关且呈现对NP6的浓度依赖性。综上所述,3,4,6-O位硫酸化糖在制备为糖纳米粒子后有望作为潜在的癌细胞生长抑制剂,用于抑制癌细胞生长。