随着纳米技术和生物医学的快速发展,基于纳米材料的靶向载药系统,在提高药物疗效和有效避免排异反应方面显示出了卓越的优势。通过合理的功能化修饰赋予药物载体空间和时间上传递药物及控制药物释放的能力,是构建载药系统的核心。荧光碳纳米颗粒,诸如发光碳纳米管、碳量子点和石墨烯纳米条带等,凭借结构多样性、易于功能化、低细胞毒性和良好的自发光性能等优势,自发现以来被不断尝试作为新一代药物载体应用于靶向载药领域。石墨烯量子点在具备上述优势的同时,更兼备了石墨烯大比表面积,优异的机械可延展性以及良好的化学稳定性和生物相容性等特点有望取代现有的荧光材料,广泛应用于电化学生物传感、生物成像和靶向载药等领域。目前,针对石墨烯量子点的研究尚处于起步阶段,普遍存在制备过程复杂、产物发光性能差、量子产率低等问题。在生物应用方面,国内外学者也开展了大量的研究,成功使石墨烯量子点渗入细胞质中,可实现高质量的细胞质标记并成功搭载药物进入细胞。但对于抗肿瘤药物而言,其作用原理大部分是通过干扰肿瘤细胞细胞核内遗传物质DNA的复制和转录,来影响细胞活性的。因此,发展一种具有细胞核靶向性能的药物载体对提高抗肿瘤药物的疗效及降低药物副作用有深远的意义。本文提出了一种简单的溶剂热法,分别制备出分解的聚乙烯亚胺(PEI)、石墨烯量子点和PEI功能化石墨烯量子点(GQDs-PEI),对其形貌、结构和光学性能进行了表征和讨论,并进一步将其应用于体外细胞成像及构建细胞核靶向载药系统。主要研究结果如下:1.采用乙醇为溶剂,支链聚乙烯亚胺为原材料,在密闭的高温高压条件下一步法制备了具有自发绿色荧光的分解后的PEI量子点(D-PEI)。形貌及结构表征结果显示:D-PEI呈点状分布,且颗粒均匀,保留了PEI大部分的结构特征。光学性能测试表明,D-PEI具有良好的自发荧光性能,最大发射波长518 nm,在紫外光照射下可发出明亮的绿色荧光。测试结果表明,其在350 nm波长激发光下平均量子产率可达到8.66%,平均荧光寿命为6.86 ns。2.采用便捷的溶剂热法制备了超小尺寸的PEI功能化石墨烯量子点(GQDs-PEI)和未修饰的石墨烯量子点(GQDs)。通过一步反应,实现了氧化石墨烯片层的自上而下裁剪、还原和功能化。通过TEM、FT-IR和XRD等测试方法对其形貌和结构进行了表征。结果表明:所制备的GQDs粒径在3-7 nm之间,在紫外光照射下发出蓝色荧光;与同样方法制备的GQDs相比,PEI功能化后的GQDs-PEI粒径分布更为细小均匀在1-3 nm之间,平均粒径为1.66 nm。光学测试结果表明,PEI修饰大大提高了石墨烯量子点的光学性能,在相同激发波长下荧光发射谱红移,最大量子产率可达到53.0%。进一步的,对溶剂热反应制备GQDs-PEI的制备条件进行了系统的研究,讨论了不同反应时间、制备温度以及反应前混悬液p H值对产物荧光性能的影响。测试结果显示,增长反应时间,提高反应温度以及碱性环境均能促进GQDs-PEI的生成;综合考虑,当混悬液p H值为12时,在反应釜中经过200°C高温反应20 h,所制备的功能化石墨烯量子点能取得良好的光致发光性能,同时达到较高的量子产率。3.考察了所制备的GQDs-PEI和GQDs的细胞毒性和体外细胞摄入情况,初步探索了其作为荧光探针应用于生物成像领域的可能。通过MTT实验,分别测试了GQDs-PEI和GQDs对MG-63细胞活性的影响。实验结果表明:与GQDs相比,PEI功能化有效降低了石墨烯量子点的细胞毒性;当MG-63细胞在100μg/m L的GQDs-PEI样品中培养48 h后,其细胞活性仍能够保持在80%以上。此外,体外细胞培养表明:MG-63细胞在100μg/m L的GQDs-PEI和GQDs样品中培养6 h后,细胞生长状态良好且细胞核清晰可见;溶剂热法制备的GQDs可成功进入细胞质中,并在405 nm激发波长下发蓝色荧光;而基于PEI良好的膜穿透性,功能化后的GQDs-PEI则主要集中在细胞核中,发出更为明亮的荧光,使其有可能作为细胞核探针在疾病诊断和靶向治疗等领域获得更为广泛的应用。进一步的,通过细胞核共定位试验验证了GQDs-PEI的细胞核标记能力。4.分别以所制备的D-PEI和GQDs-PEI为载体,通过搭载抗肿瘤模型药物阿霉素DOX,构建了D-PEI/DOX和GQDs-PEI/DOX靶向载药体系。药物搭载及缓释实验表明,两种载药系统载药量均达到2.0 mg/mg以上,并能够实现良好的药物缓释性能;交联石墨烯量子点后的载药系统可实现更高的载药量,且缓释性能进一步提高。体外细胞摄入实验结果表明,与单独药物DOX作用相比,D-PEI/DOX和GQDs-PEI/DOX载药体系均可以实现抗肿瘤药物DOX向细胞内的有效传递,增强了药物针对肿瘤细胞的细胞毒性;更进一步的,交联石墨烯量子点后的GQDs-PEI/DOX载药体系有效改善了PEI在细胞质中的团聚现象,成功实现了肿瘤药物向细胞核内的靶向传递和释放,相同药物浓度下,对肿瘤细胞杀伤性更大。