自从2004年石墨烯的发现，二维纳米材料独特的结构以及它与块状晶体完全不同的物理化学性质使其在包括生物医学应用的众多领域受到了广泛的关注。最近，一些新型的二维纳米材料的出现进一步丰富了这类材料的性质和应用范围。其中，过渡金属硫族化合物（TMDCs）这种二维纳米材料，不仅与石墨烯类似拥有较高的比表面积和在近红外区域较高的吸收，而且还具有丰富的元素组成和表面缺陷位的化学活性，展示了巨大的应用前景。然而，目前TMDC二维纳米材料在生物医学中的应用还处于初级阶段。　　在本博士论文中，我们以MoS2纳米片为模型，系统地研究了TMDC二维纳米材料在生物诊疗中的应用。我们通过改良的Morrison法（锂离子化学插层剥离）制备了50-200 nm的MoS2纳米片，并通过硫化学作用修饰上硫辛酸为端基的聚乙二醇高分子，增强了它们在生理溶液中的稳定性和生物相容性。我们将MoS2纳米片作为药物装载输运体系或者与其他功能纳米材料复合，构建了多功能的纳米诊疗平台，实现了肿瘤的实时检测和成像指导下的癌症治疗。此外，我们还合成了超小的MoS2纳米点，研究了其与MoS2纳米片在生物学行为和潜在毒性方面的区别。主要研究结果概括如下：　　第一章：简单介绍了TMDC二维纳米材料在合成、修饰、生物医学应用以及毒性研究方面的发展情况，并且阐述了本博士论文的研究依据和主要研究内容。　　第二章：我们采用化学剥离法制备了MoS2纳米片，再通过硫辛酸为端基的聚乙二醇修饰得到在生理溶液中有良好稳定性的MoS2-PEG。该MoS2-PEG纳米片具有极高的药物装载量，可以作为多功能的药物运输系统。我们使用阿霉素作为药物模型，利用MoS2纳米片在近红外区域极高的吸收，我们在癌细胞中实现了靶向的药物输送和有效的联合治疗；随后在动物模型上通过系统注射MoS2-PEG/DOX对肿瘤进行了光热与化学治疗的联合，取得了卓越的协同抗癌治疗效果。　　第三章：我们同样用带巯基的聚乙二醇高分子对MoS2纳米片进行修饰，增强溶液稳定性和生物相容性。由于它们超大的比表面积，这些MoS2-PEG纳米片可以通过物理吸附高效装载一种光敏分子二氢卟吩e6（Ce6）。细胞实验表明，MoS2-PEG纳米片的装载可以大大提高Ce6进入细胞的能力，从而可以显著提高光动力治疗的效果。利用MoS2-PEG在近红外区较强的吸收，我们进一步发现使用装载了Ce6的MoS2-PEG纳米片可以实现光热促进的光动力治疗，这种杀伤肿瘤细胞的协同作用在体外细胞和动物体内实验中都得到了证实。　　第四章：我们发现二巯基丁二酸（DMSA）修饰后的四氧化三铁纳米颗粒（IONPs）能通过巯基化学作用，可以自行组装到有二维纳米结构的MoS2纳米片上，形成了MoS2-IO纳米复合物。利用两种聚乙二醇高分子（PEG）修饰后得到的MoS2-IO-(d) PEG纳米复合物在生理溶液环境中表现出良好的稳定性。有趣的是，64Cu作为一种常用的正电子发射放射性同位素，可以不需要螯合剂的帮助直接牢固地吸附在MoS2纳米片表面，且具有很好的标记稳定性，为活体的正电子断层扫描成像（PET）提供了可能。与此同时，MoS2-IO-PEG纳米复合物极高的近红外吸收和超顺磁性又使它们分别能用来进行光声断层成像（PAT）和核磁成像（MR）。在这三模式成像的指导下，我们发现64Cu标记的MoS2-IO-PEG纳米复合物通过尾静脉注射到小鼠体内后可以有效富集到肿瘤区域。随后在小动物肿瘤模型上进行的活体光热治疗有效地消灭了肿瘤。　　第五章：我们用一种简单的方法，通过四硫代钼酸铵的溶剂热分解反应，由下而上一步法合成了MoS2纳米点。基于这种超小的MoS2纳米点，我们建立了一种生物可代谢的纳米诊疗试剂。用谷胱甘肽（GSH）修饰后，制备得到的MoS2-GSH纳米点的水合粒径小于10 nm，在各种生理缓冲溶液中没有产生聚沉淀。这种MoS2-GSH纳米点对细胞没有显示出毒性，还具有较强的近红外吸收，能够对癌细胞进行有效的光热杀伤。尾静脉注射后，我们用光声成像发现MoS2-GSH纳米点能在肿瘤中有效富集。随后对钼元素生物分布的分析也证实了这一点。值得注意的是，与常用的具有较大尺寸的MoS2纳米片不同，这种超小的MoS2-GSH纳米点能够通过尿液快速代谢出体外，注射七天后大部分注射的材料都被清除体外了。使用MoS2-GSH纳米点，我们还在小鼠模型上实现了对肿瘤的光热杀伤，取得了很好的治疗效果。　　总而言之，本论文以MoS2纳米片为模型，研究了TMDC二维纳米材料及其复合物在生物医学中的应用。主要集中修饰手段、复合方法，以及它们在生物成像和活体癌症治疗方面的应用，并深入研究了纳米尺寸对其血液循环、生物分布和代谢行为的影响。我们的研究成果大大推进了TMDCs这种新型二维纳米材料在生物医学中的应用，具有较高的科学意义；与此同时，也为开发临床可用的多功能纳米诊疗试剂提供了新的可能，也具有一定的实践意义。