碳纳米材料在生物医学领域有非常广阔的应用前景，为现代医学的诊断和治疗注入了新的动力。碳纳米材料生物功能化可以为其引入良好的生物相容性和独特的生物功能性，是其应用于生物领域前的重要准备过程。目前，虽然已经取得了一些突破性成果，但是很多问题尚待解决，碳纳米材料的生物效应也有待进一步考察，因此制备安全可靠的生物功能性碳纳米材料以期在生物领域发挥作用还面临很大的挑战。我们立足于设计合成生物相容性好的生物功能化碳纳米材料并开发其在药物传输和生物传感等生物医学领域的应用，开展了一些工作，具体分为以下几个方面:　　 1.研究了带不同电性的脂质体对石墨烯的增溶作用，发现荷电脂质体能够有效的增强石墨烯在水相中的分散。制备了负电磷脂单层膜功能化的石墨烯复合物，该复合物具有优良的生物相容性和长期稳定的水分散性。我们还进一步研究了该复合物对抗肿瘤药物阿霉素的负载和释放行为。研究发现负电磷脂单层膜功能化石墨烯表现了较高的阿霉素负载能力，而且所制备的载药复合物还具有酸性pH控制的释放行为。因此，这种新型的磷脂膜功能化的石墨烯复合物在发展高效可控的药物传输系统方面具有潜在应用。　　 2.利用磷脂单层膜功能化石墨烯作为微过氧化物酶11的固定基质，成功实现了该酶在电极表面的直接电化学行为。由于磷脂膜的优异的生物相容性和石墨烯极佳的导电能力，固定酶保持了非常高的酶活性，对酶底物过氧化氢表现出良好的电催化和检测效果，具有灵敏度高、检测范围宽、检测限低等特点。该传感器还具有良好的稳定性和重现性，有望在构建新型的基于石墨烯的第三代生物传感器方面得到应用。　　 3.制备了具有独特pH敏感特性的壳聚糖石墨烯复合材料，该复合物结合了壳聚糖和化学还原石墨烯的pH敏感特性，表现出独特的多重pH响应特性。该复合物不仅能够溶解于酸性溶液还可以溶解于碱性溶液，而在近中性溶液中则表现出聚集行为。通过一步可控的壳聚糖沉积和交联化过程，我们还制备出交联化壳聚糖修饰的石墨烯复合物，该复合物则仅表现出与壳聚糖类似的单一pH响应特性。这两种不同的壳聚糖修饰的石墨烯复合物在不同pH溶液中的分散和凝聚均表现出了很好的pH调控的可逆行为。利用zeta电势表征对两种复合物独特的pH响应机理进行了探索研究。基于多重响应的壳聚糖石墨烯复合物，还开发了具有多重可逆特性的pH驱动开关用于监测溶液pH变化。　　 4.基于固定化探针策略，发展了一种无损伤免标记的细胞传感器，通过层层自组装技术，将带正电的Fc-PAH和带负电的SWNT交替组装到电极表面，从而将大量的电化学探针分子Fc固定到电极上作为信号指示剂，实现了信号的放大。而导电性良好的SWNT的引入，提供了良好的电子传递媒介，进一步提升了该传感器的灵敏度。具有良好生物相容性的正电性聚合物聚丙烯氯化铵(PAH)组装到电极最外层用于制备细胞传感界面，基于静电作用实现对HeLa细胞的固定化。制备的细胞传感器展现了良好的生物相容性，吸附在传感界面的HeLa细胞能够保持活性至少72小时。利用微分脉冲伏安技术，该细胞传感器能够在一个较宽的浓度范围10-107cells/mL实现对HeLa细胞的高灵敏检测。　　 5.我们利用层层静电自组装技术，在电极表面交替组装修饰有电化学探针二茂铁的正电聚电解质(Fc-PEI)和单壁碳纳米管，制备了具有电化学活性的自组装多层膜修饰电极。通过在最外层碳纳米管表面共价修饰叶酸分子，基于叶酸分子对癌细胞表面过表达的叶酸受体的高特异性识别能力，构建了一种能够高灵敏度、高选择性检测癌细胞的细胞电化学传感器。该传感器展现了良好的生物相容性、稳定性和重现性。并能够在大量普通细胞存在的干扰下分辨癌细胞。