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纳米材料由于其尺寸小,比表面积大,易修饰,独特物理化学性质,生物相容性好等优点,被广泛用于临床诊断,药物分析,能源,催化和环境等领域。其中生物纳米材料的应用逐渐成为热点,寻找生物相容性好,可用于生物成像,药物传输,基因治疗等纳米材料更是研究者们奋斗的目标。本文正是立足于这一研究背景,致力于纳米材料作为载体用于药物和基因传输,以及利用量子点和纳米粒子来构建传感器用于癌症标志物的检测,如蛋白和RNA等。主要内容如下：1、基于叶酸受体靶向的pH敏感的聚多巴胺空心纳米胶囊用于细胞成像和药物递送利用多巴胺的自身氧化聚合反应,以聚苯乙烯球(PS)为模板,合成了聚多巴胺空心纳米胶囊(PDA)。PDA胶囊表现出pH依赖性且表面的官能团利于生物靶向分子的修饰,基于这些性质,发展了一种可以针对叶酸受体过表达癌细胞的pH触发的药物传递系统。在PDA表面修饰叶酸分子,由于叶酸对癌细胞表面叶酸受体的特异性识别增强了细胞对于药物载体的摄取,药物载体进入细胞内后随pH变化药物缓慢释放。研究发现该聚合胶囊具有高载药量,药物的缓慢释放显著增加了靶细胞内活性氧(ROS)的水平,引导细胞死亡,在未来体内治疗应用领域很有前景。2、高度分散的PEG化石墨烯/金复合材料作为基因传递载体和潜在的癌症治疗剂使用PEI作为还原剂和保护剂通过原位还原方法合成具有较高正电荷的石墨烯／金复合材料,高正电荷有利于材料和带负电荷的siRNA的静电结合。由于大量的氨基基团,PEI修饰的石墨烯／金(graphene/Au)复合材料可进一步用甲氧基-PEG (mPEG)修饰以获得低毒性,良好血液相容性,并且在生理环境具有良好分散性的基因纳米载体。所获得的PEG化PEI修饰石墨烯/Au复合材料(PPGA)可以作为优异的基因载体,实现siRNA的有效装载,形成PPGA/siRNA复合物运输到HL-60细胞并且抑制抗凋亡Bcl-2蛋白的表达。此外,PPGA在近红外激光照射下,相对于PPG表现出更强的光热响应,表明PPGA可以同时作为一种有效的光热疗试剂。3、双金属钯/铂/石墨烯复合金电极促进的氧化还原循环反应用于细胞裂解液内microRNA的电化学检测miRNA的表达水平与人类重大疾病如癌症等密切相关。这使miRNA可以作为新的生物标志物用于癌症等重大疾病的早期诊断并可作为新的基因药物作用靶点。由于miRNA序列短、在细胞内的表达水平比较低,而且许多同源miRNA序列相似度高,使设计的分析探针与miRNA杂交的效率低。本文结合氧化还原循环反应、碱性磷酸脂酶以及石墨烯/钯/铂修饰丝网印刷金电极的催化性能,利用两个loop结构DNA作为捕获探针发展了一种三重信号放大检测细胞裂解液中miRNA的电化学方法。该传感器的线性检测范围为10fM～0.1nM,检测限为3.55 fM。并且该传感器很好区分目标miRNA和家族其他碱基序列相近的miRNA。表明该传感器具有高灵敏度,高选择性以及高准确性,可以作为一种新颖的miRNA检测方法。4、基于金属离子功能化磷酸钛纳米粒子的MicroRNA超灵敏电化学检测miRNAs作为癌症诊断和预后的潜在生物标记物,吸引了越来越多研究者的关注。本文我们发展了一种以金属离子功能化的磷酸钛纳米微球作为标记探针,Ru(NH3)63+作为电子传递桥梁,可超灵敏检测miRNA-21的电化学分析方法。标记物的金属离子可以通过方波伏安法直接检测。磷酸钛纳米微球负载的金属离子放大了检测信号,Ru(NH3)63+加入增加了电子传递速率,增强了电化学信号。该传感器的线性检测范围为1 aM～10pM,检测限为0.76 aM。并且该传感器具有很好的特异性和灵敏度,可以用于细胞内以及人血清中miRNA-21的检测,为miRNA的检测提供了一个新的检测平台。5、N-乙酰葡糖胺修饰的CdSeTe量子点作为荧光探针用于蛋白质Hsp70的特异性识别Hsp70蛋白与癌症化疗中的抗药性有关,它的检测对癌症治疗和预后诊断是非常重要的。我们发展了一种利用CdSeTe量子点检测固定细胞内特定靶蛋白的简单方法。L-半胱氨酸稳定的CdSeTe量子点与刀豆蛋白(Con A)通过酰胺反应结合,Con A与N-葡糖(GlcNAc)之间通过凝血素-糖类作用,实现GlcNAc的组装,得到N-葡糖胺修饰的CdSeTe量子点,该量子点发射波长在近红外区域650 nm处并且对热休克蛋白(Hsp70)有特异性识别能力,可以实现对Hsp 70的特异性检测,表明该探针是一种有效检测Hsp 70蛋白的方法。