将荧光量子点应用于生物分析，生物传感，体外及体内成像，和作为基因及药物载体等生物学领域是纳米生物和纳米生物医学领域的重要研究热点之一。随着对纳米生物安全性关注的日益增长，研究纳米材料与细胞间的相互作用，对于推动荧光量子点在生物及生物医学领域的广泛应用至关重要。本文中，我们系统性地研究了最大发射波长包含从可见光到近红外光区域的三种水溶性量子点的尺寸依赖的细胞行为学（细胞内吞、亚细胞分布及细胞毒性）。在此基础上，我们系统揭示了细胞自我修复与量子点粒径间的关系。近年来，随着纳米生物技术的飞速发展，将纳米材料用作药物载体进行癌症治疗得到了广泛的关注。值得注意的是，只有极少量的传统抗肿瘤药物（如：阿霉素，DOX,一种商业化的治疗癌症的化疗药物）能够渗透进肿瘤内。更为重要的是，药物分子极易被肾脏清除出去并且分布于非靶向组织内，导致肿瘤内药物浓度不足，从而限制治疗效果。为增加肿瘤细胞内药物分子浓度，设计具有高效药物负载效率的药物载体被认为是有效地策略之一。在本文中，我们发展了基于硅纳米线的新型药物载体，并将其用于细胞和活体层面的肿瘤治疗研究。值得关注的是，硅纳米线显示出极高的药物负载量（对DOX的负载量高达20800mg/g，约为报道的最大负载量的5倍）。细胞及活体层面实验进一步表明基于硅纳米线的药物载体能够有效的应用于肿瘤治疗领域。这也是国际上硅纳米结构用于细胞、活体层面肿瘤治疗研究的第一例报道