一直以来，空心结构的纳米材料凭借其优异的结构特点及优良的理化性质受到研究者们的广泛关注。在生物医学应用领域，具有多功能且智能响应的诊疗系统也是近年来研究的热点。多功能纳米材料因其光、磁、热等优异性能，在医学领域应用独具特色。多功能且智能响应的纳米材料可以同时满足对肿瘤诊断，如生物成像、示踪;和肿瘤治疗，如化疗、光热治疗、光动力治疗等多方面的需求，同时增强肿瘤治疗能力，避免广谱化疗药物对正常组织的不必要的损伤。除此之外，近红外光较深的组织穿透能力和生物安全性非常适于用于体内光学成像和治疗。本论文主要采用溶剂热法、牺牲模板法制备空心结构纳米粒子，利用自由基共聚和原子转移自由基聚合法(ATRP)制备功能性聚合物，对合成的空心结构纳米粒子进行填充和表面修饰，键合或担载抗癌药物，形成多功能纳米复合物。对材料的发光性质、光热性质、生物相容性、药物控制释放能力、肿瘤抑制效果以及多功能成像等方面进行了详细研究。具体内容可以总结如下:　　制备同时具有多模态医学成像与治疗功能的药物载体具有重大的意义。成功地制备了CaF2∶Yb3+/Er3+/Mn2+-聚（2-氨乙基甲基丙烯酸酯）的空心杂化微球。首先是基于简单水热法合成空心结构的上转换纳米材料，然后通过光引发在其内部填充聚（2-氨乙基甲基丙烯酸酯）。CaF2∶Yb3+/Er3+/Mn2+上转换纳米粒子在980nm近红外激光激发下显示橙色荧光，可用于上转换荧光成像方式。同时，掺杂的Mn2+和Yb3+分别可用于T1磁共振成像和X射线断层扫描(CT)成像。由于引入的空壳纳米球内的聚合物含有胺基基团，可以将含羧基的Pt(Ⅳ)前药键合在聚合物网络中，以构建纳米抗癌药物载体。通过MTT方法证明了负载Pt(Ⅳ)前药的纳米复合材料对Hela细胞具有抑制作用。小鼠活体实验也证实，上转换杂化微球具有低的毒副作用和高抑制肿瘤的能力。这些研究结果均表明，多功能上转化杂化微球在用作上转换成像、核磁共振成像、X射线断层扫描三模态成像造影剂和抗癌药物载体具有潜在的价值。　　在单一的纳米粒子上整合多种模式的治疗方法由于协同增效会获得优于单一模式的治疗效果。首先制备了包覆温敏聚合物（寡聚（环氧乙烷）甲基丙烯酸酯共聚2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯）的空心纳米金球，然后负载抗癌药DOX并共价连接光敏剂Ce6。HAuNs-p(OEGMA-co-MEMA)纳米复合材料的DOX载药量量高达58％，Ce6负载量达6％。表面修饰的温敏聚合物刷在空心纳米金球表可以实现药物在650nm激光照射下的控制释放。HAuNs-p(OEGMA-co-MEMA)-Ce6-DOX纳米复合材料在650nm激光照射下可以有效的抑制癌细胞同时增加体内的抑瘤效果，而无激光照射的对照组则表现出很小的毒性。这种纳米复合材料实现了“一石三鸟”的效果，可以在650nm激发下，同时实现化疗、光热和光动力治疗。合成的中空纳米复合材料对于癌症治疗表现出了协同增效的多模态治疗方法，在肿瘤治疗方面具有巨大的优势。　　具有智能靶向功能的药物传递系统在癌症的治疗中引发极大的关注。首次制备了具有空心结构的CuS@Cu2S@Au纳米粒子，这种纳米材料在808nm激光激发下可以进行协同增效的光热治疗，同时，光触发的靶向能力可以有效地杀死U87MG细胞。与任一单一组分相比，半导体和plasmon金属的结合使CuS@Cu2S@Au的光热转换效率明显增加，这一现象通过基于密度泛函理论的VASP计算做出了合理解释。此外，在纳米粒子的表面修饰了偶氮苯连接的RGD靶向分子并用长链的温敏共聚物p(OEOMA-co-MEMA)覆盖RGD，起到屏蔽靶向分子的作用。在808nm NIR激光的照射下，偶氮苯的热致异构及p(OEOMA-co-MEMA)的收缩导致去屏蔽的构象转变，从而实现对肿瘤细胞光控靶向增强的效果。中空结构的纳米粒子有利于负载抗癌药物，化疗与光热联合治疗明显增加了纳米材料的抗肿瘤能力。由于在近红外区的强烈吸收，纳米复合材料还可以用作光声造影剂、近红外热成像剂，用于活体实时成像。合成的纳米复合物可用作多功能诊疗及刺激响应靶向癌症治疗平台。