碳纳米管自1991年被发现以来，其独特的结构、电学和机械性能引起了人们的广泛关注。碳纳米管的发现开辟了纳米技术和材料科学的一个新时代，人们在不断开发这一新型材料的合成、分离、纯化等途径的同时，也在努力挖掘着其潜在的应用价值。碳纳米管巨大的比表面积，独特的空腔结构使其在分离领域崭露头脚；生物分子功能化的碳纳米管更显示了其在药物输送及靶向治疗领域十分诱人的应用前景。本论文正是基于以上研究背景，围绕如何将碳纳米管应用到分离分析研究的重要发展前沿之一的芯片电泳技术中，开展了芯片电泳手性分离分析的相关新方法研究；围绕如何进一步将碳纳米管应用到生命体系，开展了碳纳米管的细胞载体功能及其在靶向癌细胞杀伤中的探索研究工作。论文工作具有较强的原始创新性，实现了纳米技术、微全分析技术和生命科学等领域的多学科交叉。具体内容如下：第一章在对碳纳米管的结构作简要介绍后，总结概括了碳纳米管的生物分子功能化方法，并就其在生物传感器、分离分析及活的生命体系领域中的应用进展作了综述。最后在此基础上提出了本论文的研究思路和创新点。第二章用涂层法制备了单壁碳纳米管修饰电极，研究了该电极对色氨酸的电催化作用。在0.1 M的邻苯二甲酸氢钾-盐酸（pH 2.5）缓冲溶液中，色氨酸的氧化峰电位由裸玻碳电极上的0.95 V负移至修饰电极上的0.84 V，而且在修饰电极上色氨酸的氧化峰电流显著增加。色氨酸浓度在1.2×10^-6-3.0×10^-4M浓度范围内，其峰电流与浓度呈线性关系，检测限为2.5×10^-7M。该修饰电极稳定性好，在一定条件下可应用于对色氨酸的分析测试中。第三章工作是基于高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）芯片上开展的手性分离新方法研究。首先，将羧基化单壁碳纳米管共价结合上牛血清蛋白（BSA）手性拆分试剂，再将其修饰在硅羟基化后的PMMA芯片通道表面作为手性固定相，用于L／D色氨酸异构体的手性拆分。当芯片通道长为32 mm时，该方法能在70秒内实现色氨酸异构体的分离，所得分离度约为1.35。工作中，采用芯片电泳（MCE）联合激光诱导荧光（LIF）实验证明了固定相在芯片通道内能长久稳定存在，同时考察了影响手性分离的各种条件。在最优化条件下，实验结果表明该方法有较好的重现性。此处所提出的这种策略可望应用于那些需要在芯片通道内进行修饰的研究，如酶反应器和免疫分析或其它一些高通量分析等领域。第四章工作围绕功能化碳纳米管的细胞运载功能展开。采用具有细胞载体功能的碳纳米管携带上毒素蛋白中的“弹头”——蓖麻毒素A链（RTA），旨在考察碳纳米管携带毒素蛋白的能力，同时考察携带进细胞的RTA生物活性保持情况。共聚焦荧光显微镜结果显示，多壁碳纳米管（MWNT）是一种简单有效的RTA的载体，流式细胞仪结果表明，携带进细胞的毒素蛋白保持了很强的生物活性，众多细胞株都有较高的死亡率。工作中对影响细胞死亡率的条件，如孵育时间，毒素蛋白浓度等进行了深入细致的考察。另外，本工作中使MWNT结合上毒素蛋白的同时结合上HER-2抗体蛋白，考察了这一多重修饰的碳纳米材料对HER-2受体过量表达的人乳腺癌细胞MDA-MB-453及正常细胞的靶向杀伤情况，结果显示上述生物复合纳米材料引起的癌细胞的死亡率是正常细胞的2倍左右。本工作为肿瘤的靶向杀伤提供了新思路。第五章首先对论文的工作进行了全面的总结，并在前面几章工作的基础上，提出了进一步的工作建议。