近年来,氧化石墨烯作为一种单片层的二维碳纳米材料,由于其良好生物相容性、易修饰性、体内与体外药物运输与光热效应等独特物理化学性质,已经在生物医学领域取得重大进展并有着进一步发展潜力。本文通过设计与合成一种功能化氧化石墨烯纳米材料,对其材料性能与特质进行改性,使其有较大的比表面积、芳香族分子负载能力、π-π共轭作用和氢键相互作用,将其应用于化学-光热协同治疗以及基因传递。研究结果表明,我们合成的功能化氧化石墨烯纳米材料在生物医学领域有着巨大的潜在应用价值。本文的主要研究内容如下:1、构建一种尺寸可控、稳定强性、生物相容性好的化疗-光热还原氧化石墨烯纳米体系本章中,我们采用一种廉价、方便、快速的方法,将按1:1的混合比例的高分子聚乙烯亚胺(25K)与低分子聚乙烯亚胺(1.8K)混合物与氧化石墨烯进行酰胺化反应,再与甲氧基聚乙二醇氨基在90℃下水浴还原反应,生成一种复合聚乙烯亚胺与聚乙二醇修饰的纳米级还原氧化石墨烯。利用原子力显微镜(AFM)、Zeta电位仪、紫外可见分光光度计(UV-vis)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对样品进行表征。可知:还原氧化石墨烯尺寸大小为100-300nm,厚度为1.5-2.5nm,电势为+23.4m V。在近红外3W/cm~2功率照射下,还原氧化石墨烯呈现出良好的光热效应和光稳定性,负载阿霉素之后光热性能不改变。荧光分光光度法、药物负载与释放、体外细胞摄取等实验表明,还原氧化石墨烯能够高效负载阿霉素,负载率可达81.56%,并在pH=5.3条件下,其药物释放率在48小时内能够达到50%。纳米级还原氧化石墨烯的构建,为后续生物医学研究提供了一个很好的基础。此外,将还原氧化石墨烯与增强型绿色荧光蛋白基因(EGFP)通过π-π共轭作用结合,作用于肝癌SMMC-7721细胞转染。琼脂糖凝胶电泳表明正电荷聚电解质还原氧化石墨烯在N/P为10时,能与EGFP完全结合,电势依旧呈现为正值。在基因转染中,还原氧化石墨烯与EGFP在N/P为40时,呈现出高达78%的转染效率。本工作表明,还原氧化石墨烯能够作为一种优良的基因载体。2、还原氧化石墨烯纳米体系对人肝癌SMMC-7721细胞的化学与光热联合治疗本章中,在在近红外激光(NIR)照射条件下,我们将负载阿霉素的还原氧化石墨烯作用于肝癌SMMC-7721细胞以及小鼠肿瘤模型,探究其化学与光热的协同治疗。细胞摄取实验表明还原氧化石墨烯能够很好地负载阿霉素进入细胞,并在溶酶体中有效释放,最终进入细胞核。光照射会促进药物释放,同时不会影响还原氧化石墨烯在胞内摄取。细胞毒性实验表明还原氧化石墨烯负载阿霉素能对肝癌细胞呈现出巨大杀伤作用。体内实验证明还原氧化石墨在光热效应与阿霉素化疗作用下,小鼠肿瘤在20天便达到消亡,有着很好治疗效果。