小分子药物在农业、生物医学等领域有着重要的应用价值。然而,游离的药物在溶解性和稳定性等方面存在不足,导致其在实际应用中难以发挥有效的作用。近年来,随着纳米科技的发展,具有良好生物安全性的纳米材料被广泛应用于改善小分子药物的性能,以提高其生物利用度。其中,尤其以载药能力强、稳定性高、生物相容性好、环境风险低的碳纳米材料最具应用前景,如氧化石墨烯、碳纳米颗粒。基于此,本博士论文利用氧化石墨烯和碳纳米颗粒为载体,研究其对几种小分子药物的负载性能,并探讨其在肿瘤诊疗一体化以及农药纳米化领域的应用,具体包括如下内容:(1)在第二章第一节中,作者利用单层氧化石墨烯作为载体,研究其对小分子药物亚甲基蓝的吸附规律。通过对氧化石墨烯负载亚甲基蓝的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学的分析,获得氧化石墨烯最大载药容量、吸附平衡时间、最优载药条件等信息,由此深入理解氧化石墨烯的载药行为,并为其实际应用提供理论指导。基于上述研究,作者在第二节中进一步利用氧化石墨烯负载生物农药阿维菌素,初步考察了其在农业领域的应用。研究发现,氧化石墨烯对阿维菌素的负载量高达1428 mg/g。由于氧化石墨烯的溶解度极好,其负载阿维菌素后能稳定分散在水中,使阿维菌素在水中的溶解度显著提高。此外,氧化石墨烯负载的阿维菌素其抗光解性得到明显改善。与原药相比,阿维菌素/氧化石墨烯的抗虫性能显著提高。该工作对于研发环境友好型农药制剂具有重要意义。(2)碳纳米颗粒是一种优良的药物载体,其具有优异的载药性能,光稳定性以及良好的生物安全性。吲哚菁绿是一种常用的近红外荧光造影剂,但其光稳定性较差,且具有组织穿透弱、分辨率差的缺点。因此,在第三章,作者利用超顺磁性氧化铁修饰碳纳米颗粒(MCNPs),然后负载吲哚菁绿,构建了多功能诊疗一体化纳米平台。由于MCNPs的保护作用,吲哚菁绿的光稳定性得到显著提高。此外,MCNPs具有磁共振成像功能,可弥补近红外荧光成像的缺点,两者结合可更精确地监测肿瘤的位置及尺寸。该纳米诊疗一体化系统可以克服游离吲哚菁绿的缺陷,实现延长吲哚菁绿体内循环时间,提高靶向递送吲哚菁绿到肿瘤部位的性能,最终实现双模态成像介导的肿瘤光热治疗。(3)化疗是最常用的治疗肿瘤的方法之一。然而,化疗药物通常具有毒副作用明显、无肿瘤靶向性、药物利用率低等缺点,大大限制了其应用。为克服上述缺点,并实现可控的药物递送与释放,以及更有效的治疗效果,本文第四章设计了基于羟丙基-beta-环糊精、Fe3O4共修饰碳纳米颗粒的诊疗一体化平台(HFCNPs)用于智能递药及成像介导的化疗-光热联合治疗肿瘤。HFCNPs具有良好的载药能力及pH/近红外激光双重刺激响应的药物释放性能。HFCNPs可通过实体瘤的高通透性和滞留(EPR)效应将阿霉素(DOX)靶向递送到肿瘤部位,在肿瘤酸性微环境中,通过近红外激光引起的热刺激,促进DOX的释放。通过磁共振/近红外荧光双模态成像,可以获得肿瘤位置、尺寸及边界的信息,为治疗的实施及治疗效果的监测提供指导。此外,近红外激光引起的过高热可实现对肿瘤的光热治疗,与化疗联合作用可更有效地抑制肿瘤。