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构建一种集生物成像与药物运输功能于一身的多功能纳米材料对于肿瘤的治疗具有重大意义。作为碳材料家族中重要的一员,纳米金刚石在生物医学领域具有越来越广泛的应用。纳米金刚石不仅具有传统金刚石硬度高、化学性质稳定等优点,而且还具有生物相容性好、生物毒性低等特征,这使其有望应用于生物体内;另外,纳米金刚石具有丰富的表面官能团、大的比表面积,这使其能够容易地嫁接功能分子以及复合其他纳米材料,从而形成具有荧光成像、拉曼成像、靶向治疗、药物运输等多种功能于一身纳米材料。本文围绕基于纳米金刚石的多功能纳米平台的构建与生物应用展开研究,主要内容如下:1.稀土上转换纳米粒子(UCNPs)与纳米金刚石(NDs)多功能纳米材料的制备及其生物应用研究。稀土上转换材料具有良好的荧光性质,且激发波长处于生物窗口区,对生物组织穿透深度大,目前在生物成像和标记领域具有广泛的应用。而纳米金刚石是一种具有高药物负载率的碳材料,在药物运输方面的研究十分活跃。为充分利用二者的优势,本文提出了一种将纳米金刚石与上转换纳米粒子进行复合形成多功能纳米材料的思路。首先,通过化学方法分别在NDs与UCNPs表面修饰上羧基与氨基,随后通过酰胺反应将NDs与UCNPs进行共价连接,形成复合材料UCNP-NDs。材料的光谱测试表明UCNP-NDs具有良好的上转换荧光性质;将其与HeLa细胞进行共培养,成功实现了UCNP-NDs对癌细胞的荧光标记。生物毒性数据表明,在UCNP-NDs浓度为0-200μg/mL范围内,未表现出对细胞的毒性。在药物运输方面,UCNP-NDs对抗癌药盐酸阿霉素具有高的负载效率与pH响应性地释放特性。而且在盐酸阿霉素负载到UCNP-NDs之后,表现出了相对与阿霉素单体增强的癌细胞杀伤效果。以上结果表明,所合成的UCNP-NDs纳米复合材料具有上转换荧光成像、药物运输等多种功能,为将来的精准治疗与可视化治疗所遇到的难题提供了一种有效的解决方案。2.光敏剂修饰的纳米金刚石的制备及其生物应用研究。光动力治疗具有创伤小、选择性强、毒性低等优点,而二氢卟吩e6(Ce6)作为一种被广泛研究的光敏剂,近年来已被广泛应用于癌症治疗领域。纳米金刚石具有强烈的拉曼信号,是一种极为有效的拉曼探针,能够在生物体内进行拉曼成像。因此,本文构建了一种光敏剂修饰的纳米金刚石作为多功能纳米材料用于生物研究。首先,通过在NDs表面包覆壳聚糖并修饰氨基,再通过酰胺反应将Ce6修饰在纳米金刚石表面构成纳米复合材料(ND-Ce6)。通过一系列表征发现ND-Ce6的尺寸大约在200 nm左右,能够在水中良好的分散。而且通过单线态氧检测探针发现ND-Ce6能够产生单线态氧,且产生速度高于Ce6单体分子,这是由于纳米金刚石能够促进Ce6在水中的分散。细胞毒性的数据表明,ND-Ce6在0-10μg/mL浓度范围内,无激光照射时未对细胞产生明显的毒性。在660 nm激光照射下,ND-Ce6表现出了强于Ce6单体的细胞杀伤效果。这表明以ND-Ce6的方式进行给药能够减少光敏剂的剂量,减少副作用。随后,将ND-Ce6与HeLa细胞进行共培养,ND-Ce6能够在癌细胞中进行良好的拉曼成像,说明ND-Ce6能够很好地通过拉曼信号对HeLa细胞进行标记。以上结果表明,本文所合成的ND-Ce6能够同时作为拉曼探针与光敏剂材料应用于癌症治疗中,为可视化的光动力治疗提供了解决方案。