背景:手术后病人常不同程度遭受疼痛的困扰。目前临床上常用的镇痛手段依赖于阿片类药物,但是阿片类药物的成瘾性、呼吸抑制及术后恶心,呕吐等副作用限制了它的使用。局部麻醉药因其可以达到更好的疼痛缓解和减少术后并发症在疼痛治疗中被广泛应用,但是其持续时间却很短。虽然通过外周置管可以延长作用时间,但是却不能用于抗凝治疗的病人。上述镇痛方式都无法实现理想的按需的镇痛效果。虽然目前已经发展了多种基于近红外光的纳米载体按需镇痛系统,但是近红外光的穿透力有限,要达到深度的组织确容易造成烧伤。相反,超声作为一种临床上常用的检查治疗手段,具有穿透力强,无二次损伤等优点,基于超声激发的脂质体缓释系统已在动物实验证实有良好的镇痛效果。但是,脂质体作为一种有机材料,在生物体内易降解造成其半衰期短。有机-无机杂化材料介孔二氧化硅因其稳定性高,超声响应性好,是一种更理想的纳米载体,于是本课题探究了纳米材料介孔二氧化硅（HMONs）在按需镇痛治疗中的优势。方法:利用扫描和透射电镜观察介孔二氧化硅刻蚀前及包埋药物前后的表面介孔及中空管腔结构,并测量材料的粒径分布及表面电位。利用拉曼光谱和固体核磁测试介孔二氧化硅骨架中的化学键及原子吸收峰。利用比表面积分析仪及傅里叶变换红外光谱及热重分析测试罗哌卡因在纳米材料的装载效率。利用体外药物释放实验观察载药系统的超声及酸度的双重响应性。在体镇痛实验采用6-8周龄小鼠,于异氟烷麻醉下造切口痛模型,术后3小时进行坐骨神经药物注射（罗哌卡因、罗哌卡因包埋的介孔二氧化硅及生理盐水）,其中纳米药物组注射后行间隔1小时的7个连续超声激发,每组在造模前后都进行机械痛和热痛的行为学测试以反映药物的镇痛效果。同时,行药物注射部位的苏木精-伊红染色及PC12细胞增殖实验对材料的潜在组织学毒性和神经系统毒性进行评估。结果:从电镜图可以观察到未刻蚀硅球为实心球体,修饰后的介孔二氧化硅具有表面的介孔及空腔结构。动态光散射分析结果显示粒子直径约为198.9nm,载药前后粒子平均直径及表面电位无明显变化,拉曼光谱及固体核磁观察到S-S、S-C化学键和¹³C、²⁹Si原子的特异性吸收峰。热重分析显示载药效率为9.91%。体外药物释放实验显示载药系统对超声及酸度响应性好,药物的释放量随着超声强度及酸度的降低而释放增多。疼痛行为学测试结果发现,纳米药物组比单纯药物注射组的镇痛时长延长了3倍,差异具有统计学意义。苏木精-伊红（HE）染色和细胞增殖实验都显示纳米药物对坐骨神经周围组织及神经细胞无明显毒性,证实其生物相容性较好。结论:我们首次开发了一种可注射和按需的纳米载药系统,由于其对超声波/酸度的良好反应性和纳米载体持续释放药物的特点,可提供延长的镇痛时间,从而克服了传统的疼痛治疗的缺点同时提高了局麻药的治疗效果。此外,介孔二氧化硅的纳米平台的体内低神经毒性和高组织相容性,保证了其进一步临床转化的潜力。