精准医学的发展为肿瘤的临床诊疗提供了新的思路和策略。其中光学诊疗模式因其非侵入、高效可控的优势,为肿瘤的原位诊疗一体化提供了可行的手段。而优异的光学性质,使得功能纳米材料在肿瘤的早期诊断、介入治疗和预后监控等领域展现出广阔的应用前景。本文通过探究功能纳米材料的制备及界面调控方法,基于生命必需元素,构建了面向肿瘤光学检测、成像和治疗的功能无机纳米材料。构建高分子包覆的超顺磁四氧化三铁纳米颗粒,可以高效提取肿瘤相关病毒核酸,进而通过荧光定量聚合酶链反应（Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-PCR）进行光学检测。接着基于化学配位和表面氧化的方法,构建了具有不同表面化学活性的黑磷纳米片。通过多种光学成像手段,探究了黑磷表面化学活性相关的降解性能、细胞选择性杀伤的机制以及肿瘤活性磷疗（Bioactive phosphorus-based therapy,BPT）的性能。最后,通过定向解理的方法,构建了具有生物光子学性能的硅纳米片,用于肿瘤细胞近红外拉曼成像引导的光热治疗（Photothermal therapy,PTT）。1.用于肿瘤相关病毒光学检测的磁性纳米颗粒构建。病毒的持续感染容易致使正常细胞发生癌变,进而诱发癌症的形成和发展,为此针对肿瘤相关病毒的检测可以实现相关癌症的早期诊断。为了高效捕获病毒核酸,构建了基于磁性纳米颗粒（Magnetic nanoparticles,MNPs）的全自动核酸提取平台,进而通过RT-PCR分析实现低病毒浓度、高灵敏检测。基于有机包覆的方式,将合成的多羧基聚氨酯（Poly（amino ester）with multiple carboxyl groups,PC）,偶联到磁性纳米颗粒表面。这种羧基功能化的MNPs可以高效富集多样本病毒核酸,进而通过RT-PCR实现高灵敏、可重复的光学检测。在血清和细胞样本中,分别实现了肝癌相关乙型肝炎病毒和宫颈癌相关人乳头瘤病毒的高灵敏检测。这种基于MNPs的光学检测方法操作简单、性能优异,对癌变的早期风险监控具重要意义。2.基于肿瘤光学成像的黑磷纳米片活性磷疗效果评估。活性磷疗（BPT）作为可选的治疗模式在选择性肿瘤化疗领域展现出巨大的应用前景。二维黑磷纳米片（Black phosphorus nanosheets,BPs）作为一种理想的生物活性材料,为无机纳米化疗药物的开发提供了思路。为了探究BPs的这种选择性抗肿瘤的生物活性和其化学活性的相关性,通过界面调控的方式构建了不同表面化学活性的BPs。基于液相剥离的方法获得裸露BPs（bared BPs）,进而通过化学配位和氧化处理的方法,分别构建了钝化BPs（passivated BPs）和氧化BPs（oxidized BPs）。这三种表面活性BPs（surface-active BPs）显示出不同的溶液和生理降解性能,通过拉曼成像可以监控BPs细胞内的降解性能。而这种表面化学活性相关的降解性能,致使了BPs选择性和可控的肿瘤化疗效应。基于表达红色荧光蛋白的肿瘤模型,通过活体荧光成像可以实现对BPs肿瘤活性磷疗效果的评估。此外,基于细胞内荧光成像,可以对BPs诱导细胞增殖抑制和细胞毒性的机制进行分析。这种生物学效应源自于BPs诱导的细胞周期迟滞和程序性死亡,包括细胞凋亡、细胞自噬及细胞程序性坏死。BPs这种表面化学活性相关的肿瘤增殖抑制和杀伤能力,为其他无机活性纳米材料的开发提供了可选的思考。这种基于光学成像评估抗肿瘤性能的策略,有力的推进了纳米化疗药物的临床应用。3.面向肿瘤生物光学治疗的硅纳米片构建。硅基纳米材料因其优异的生物相容性和生物可降解性,在生物医学领域受到广泛的关注。二维硅纳米片（Silicon nanosheets,Si NSs）因其良好的生物光子学性能,可以作为理想的光学功能材料,应用于肿瘤的光学诊疗。为了实现硅纳米片的大规模制备,通过化学气相传输（Chemical vapor transport,CVT）法获得充分暴露{111}晶面的八面体硅晶体（Octahedron silicon crystals,oct-Si crystals）。进而基于液相剥离的方式,解理八面体硅晶体,实现Si NSs的成功制备。Si NSs在近红外光（785 nm）辐照下,会产生明显的拉曼散射信号,进而实现细胞内拉曼成像。此外,优异的光热转换性能,使得Si NSs作为近红外二区（1064 nm）光热制剂,表现出对肿瘤细胞的高效杀伤性能。这种近红外拉曼成像引导肿瘤光热治疗模式,为肿瘤的诊疗提供了一种有效的策略。而晶面选择性解理的策略为二维非范德华（van der Waals,vd W）材料的制备提供了新的思路。