由于癌症严重地威胁着现代人的生活与健康，因而癌症的发现和治疗进行得越早，人们能延长生命时间的机会也将越大。同时，全身化学药物疗法(化疗)作为经典的药物疗法是癌症治疗中必不可少的诊治手段，在癌症的综合治疗中占有越来越重要的地位。但由于化疗在取得治疗效果的同时，常出现不同程度的毒副作用，并导致化疗中途停止和化疗的失败，所以许多生物和医学相关的研究机构都在寻找生物相容性和靶向性比较好的材料来辅助化疗，而相关的研究热点则是利用纳米材料的优良特性增强其靶向性和药效，同时，研究和开发高灵敏的生物传感器对肿瘤生物标志物进行快速准确检测也将有利于实现对癌症的早期诊断和治疗。 本论文工作中，首先研究和构建了国内第一套现场电化学接触角在线检测系统，并通过对相关界面进行监测和控制，研究了磁场可控和表面功能化的Fe<,3>O<,4>纳米粒子在抗癌药物生物分子识别中的应用。现场电化学接触角在线分析检测结果表明，Fee<,3>O<,4>纳米粒子不但可以增强抗癌药物阿霉素与DNA的相互作用，还可以通过改变外加磁场的强度和位置获得基于Fee<,3>O<,4>性纳米粒子的可控生物分子识别。在此基础上，研究和探讨了利用现场电化学接触角检测系统对目标系统界面亲疏水性质和电化学性质进行分析检测的新方法。相关光谱电化学接触角在线检测系统的研究和基于功能纳米粒子的药物靶向运输系统在临床和诊断过程中都有着潜在的应用价值。 在以上研究的基础上，进一步探讨了新型富勒烯衍生物C<,60>DF在生物分子识别与药物传输中的作用。通过结合共聚焦荧光显微镜和现场电化学接触角在线检测的研究表明，当纳米级分子C<,60>DF与目标肿瘤细胞的细胞膜相互作用和渗透之后，C<,60>DF可以引起相关细胞的细胞膜结构的改变，从而导致宏观上目标液滴的界面亲疏水性质的变化。在与抗癌药物柔红霉素协同作用后，靶向肿瘤细胞内柔红霉素的药物荧光强度在加入C<,60>DF后可以得到明显增强，表明C60DF能够有效促进目标肿瘤细胞的抗癌药物传输。在相关纳米生物材料可控分子识别研究基础上，进一步探讨了功能Fee<,3>O<,4>纳米粒子、金胶纳米粒子和聚乳酸纳米纤维(PLA)等纳米复合材料在生物分析与传感中的应用。通过对其纳米界面电化学响应的电信号放大作用，研究探讨了Fee<,3>O<,4>纳米粒子等与柔红霉素及柔红霉素-DNA体系的协同作用及基于Fe<,3>O<,4>磁性纳米复合材料的可控生物分子识别与靶向肿瘤细胞的高灵敏快速分析检测。倒置荧光显微镜和现场电化学接触角在线检测的研究证明了以分子和纳米组装为手段的生物材料和器件设计的新思路，成功地得到了多功能、可调制电磁功能材料及可用于肿瘤等重大疾病诊断和治疗的纳米材料和器件。