碳点（carbon dots,CDs）是一种新型的零维碳基纳米材料,尺寸普遍小于10 nm,具有优异的光学性能,在生物成像以及肿瘤治疗等领域受到广泛关注。尽管碳点克服了无机纳米材料生物相容性低以及小分子荧光材料制备复杂、价格昂贵等问题,但目前仍面临诸多挑战。例如,用于成像的碳点吸收和发射波长普遍较短（400-500nm）,易受背景荧光干扰,且缺乏靶向性。基于此,本论文通过深入研究碳源分子结构和碳点性能之间的关联和传递特性,针对碳点发射波长在可见一近红外光范围内的可控调节和核酸靶向开展工作,并且通过硒、碘等重原子掺杂赋予碳点光动力性质（photodynamictherapy,PDT）。通过开发核酸靶向的近红外光动力型碳点解决了碳点荧光成像波长短、功能单一的问题,从而为癌症的诊疗一体化提供新的解决策略。氮等元素在碳点中的掺杂有助于其性质和功能的调控。基于自下而上碳点合成策略的特点,通过调控碳源分子中氨基上氢原子被取代的个数,即氮的结构（伯氨→仲胺→叔氨）,有利于改变CDs中石墨氮的比例,进而调节碳点的能级间隙,实现碳点波长从可见至近红外范围内的调控。基于上述策略利用溶剂热法制备N-0-CDs、N-1-CDs、N-2-CDs、N-3-CDs和N-4-CDs。实验结果表明在引入甲基后,构建含有伯胺、仲胺和叔胺结构的碳源,有利于提高相应碳点中石墨氮含量（10.6%→30.1%）,其最大吸收/发射波长逐渐红移（461/527、520/543、545/566、572/590 和 650/676nm）。通过细胞成像、核酸荧光光谱滴定和细胞核酸消化等实验结果表明上述碳点以氢键和静电作用方式与核酸选择性结合,且优先识别RNA,其中N-2-CDs对核酸的最低检测限为65.8ng/mL,能够用于细胞内RNA的实时动态检测。受小分子光敏剂重原子效应的启发,在碳源上引入Se原子制备了一种具有光动力治疗能力的硒/氮共掺杂碳点Se/N-CDs,其1O2产率为10.6%。实验结果显示,随着碳点的浓度增加（0→7.5 μg/mL）,光照后细胞存活率逐渐降低（100%→20.0%）。通过细胞内核酸消化实验和等温滴定微热法等证实Se/N-CDs进入细胞后可优先选择结合RNA组装成复合物,并利用RNA作为载体将Se/N-CDs递送至细胞核附近。在光照下,Se/N-CDs产生的1O2破坏核膜结构,促使大量Se/N-CDs进入细胞核,有效杀死癌细胞及抑制肿瘤的生长。提出碳源一碳点间“靶向结构继承”传递策略,基于多数核酸探针中所共同含有的喹啉结构及其衍生物为碳源,合成了靶向核酸的碳点QN-1-CDs、QN-Cl-CDs和QN-I-CDs,其最大吸收和发射波长均在近红外光区。通过SYTO?RNA SelectTM复染、细胞内核酸消化实验和核酸的荧光响应测试证实上述碳点有效“继承”了碳源的特殊性质,实现靶向核酸荧光成像。其中,QN-I-CDs中微量碘的掺杂有效提升其光动力性能,光照后细胞存活率低于20%。经过叶酸（FA）修饰的脂质体负载,制备了 QN-I-CDs@FA,可靶向到肿瘤组织,从而有效抑制肿瘤的生长。