多孔碳球（PCNs）由于其优异的物理化学性质和广泛的应用,在过去的十年中引起了人们极大的兴趣。然而,目前较为复杂的合成过程限制了其在各方面的的应用,多孔碳纳米球的简单可控合成仍是一个很大的挑战。本文首先通过简单的方法合成了多孔碳纳米球（PCNs）。与传统的纳米球相比,该PCN的合成过程不需要模板,只需恒温反应和高温碳化过程。功能化羧基和氨基的PCN的孔道可以通过连接siRNA将DOX包载到其中,并在连接叶酸后能够靶向癌细胞,实现协同治疗效果。该药物递送系统不仅细胞毒性可以忽略不计,并且可以实现141μg/mg的高DOX负载量,可以有效地递送这些物质进入细胞,从而实现更强的癌细胞杀伤能力。其次,设计了一种DNAzyme功能化的PCNs组成的双信号纳米探针可响应microRNA-21和锌离子(Zn²⁺)。存在microRNA-21和Zn²⁺时,荧光探针的异硫氰酸荧光素（FITC）荧光强度（激发/发射波长为488 nm/517 nm）和花青素5（Cy5）的荧光强度（激发/发射波长为633 nm/670 nm）显著增强。microRNA-21及其互补链在PCNs中的识别导致Zn²⁺特异性DNAzyme从PCNs中分离出来,从而导致绿色荧光增强,外源Zn²⁺触发DNAzyme裂解链的断裂并恢复红色荧光。这种纳米探针能够在体外实现2-300 nM线性范围内的microRNA-21的测定,检出限为0.57 nM,以及2-100 nM线性范围内Zn²⁺的测定,检出限为0.43 nM,并且能够在MCF-7乳腺癌细胞中实现原位同步成像。因此,该策略允许我们获得活细胞中不同生物标志物的表达水平,为诊断癌症和了解其生物学过程提供了有用的工具。再者,设计了一种基于多孔碳纳米球和DNA杂化水凝胶的双色荧光纳米探针,用于三磷酸腺苷和谷胱甘肽同时检测和活细胞成像。由于非模板合成和良好的生物相容性,纳米水凝胶的制备时间短,并具有抗非特异性吸附的特点。荧光探针的FITC荧光强度和Cy5的荧光强度在硫醇和三磷酸腺苷（ATP）时显著增强。ATP识别纳米探针中的适体导致外层水凝胶剥离,并将被适体锁定的两条DNA分离,从而导致Cy5与BHQ3远离,红色荧光恢复,而胞内的硫醇类物质可以通过切断二硫键,从而将内层水凝胶剥离,将PCNs包载的FITC释放,从而恢复FITC的绿色荧光。这种纳米探针能够在体外获得10 nM-1.5μM范围内的ATP的测定,检出限为5.73 nM,以及50 nM-1.0μM范围内硫醇的测定,检出限为18.2 nM,并且在MCF-7乳腺癌细胞中实现原位同步成像。因此,该策略能够同步侦测肿瘤细胞内的不同生物标志物,实现早期检测和发现。