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木质素是自然界中含量最多的天然芳香族高分子聚合物,主要是由三种不同的苯丙烷基本结构单元构成。木质素含有丰富的苯环,因此在内部结构的共轭作用下能够实现自组装。其次,研究发现自然界中的活性氧(ROS)能够使木质素的β-O-4键发生断裂。此外,木质素结构中的酚羟基含量丰富,使得木质素易于修饰。基于上述特性的研究主要是通过自组装、机械法和聚合法制备木质素纳米颗粒,并探索其在催化、助剂、吸附等领域中的应用。然而目前基于木质素纳米颗粒的高附加值产品的探索研究仍然存在不足,本研究的目的是从木质素的不同特性出发设计制备木质素纳米颗粒并探究在生物医学领域中的应用。在研究中,首先从木粉中精制得到木质素,并通过乙醛酸改性丰富木质素中羧基含量,提高木质素的水溶性。利用核磁共振磷谱(31PNMR)、二维核磁(2D 1H-13C HSQC NMR)等分析手段对改性木质素表征,通过荧光光谱(PL)、紫外可见光谱(UV-Vis)对木质素基AIE探针(L-AIEgen)进行测试。L-AIEgen具有聚集诱导发光(AIE)特性,THF/PBS为99:1时荧光增强为初始值的64倍,单线态氧(1O2)存在时能够发生降解,荧光减弱。与DPBF对比测试荧光稳定性证明L-AIEgen具有良好的抗光漂白能力。对L-AIEgen的毒性进行评价,500μg/mL时细胞存活率高于80%,生物毒性低,之后将L-AIEgen用于HT-29细胞的1O2检测中。为了进一步研究木质素纳米颗粒在生物诊疗中的应用,研究通过化学修饰将二氢卟吩e6(Ce6)和三苯基膦接枝到木质素酚羟基中,并通过自组装制备了木质素基纳米颗粒(N-LgC)。通过核磁氢谱(1H NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、激光粒度测试仪(DLS)和气相色谱/质谱联用仪(GC-MS)等进行表征。Ce6-lignin中Ce6的负载率约为8.3%,1O2量子产率为0.3,Ex=400 nm时,荧光寿命为7.18 ns。660 nm照射40 min,N-LgC的粒径减小至1～10 nm。N-LgC具有较低的生物毒性,线粒体靶向及成像效果显著,光照15min,细胞死亡率为75%。动物实验证明N-LgC能够在注射后24h荧光成像信号达到峰值,光照后对肿瘤有明显的抑制,且无毒副作用。新型二维材料黑磷(BP)具有优异的光热特性,生物亲和性高,然而稳定性差,容易氧化降解。本研究在N-LgC的基础上通过自组装包覆构建了黑磷@木质素纳米颗粒(BPQDs@N-LgC NPs)。采用TEM、DLS等手段对其进行表征,利用测温仪测试光热效果,同时探究其稳定性。结果说明BPQDs@N-LgC NPs粒径约为60 nm,且降解后能够实现黑磷的有效释放。光热效果显著,808 nm照射可升温30.2℃。静置一周,吸光度和光热效果均未发生明显改变,稳定性好。生物成像和治疗结果表明BPQDs@N-LgC NPs生物毒性低,成像效果显著且能够对细胞和实体肿瘤产生较强的抑制杀伤效果。