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纳米金刚石作为一种重要的碳纳米材料,具有化学稳定性高、生物毒性低、表面易修饰、生物相容性好等特点,这使其在生物医学领域的应用研究受到了广泛关注。此外,稀土材料具有优良的光学和磁学性能,这使其在生物成像领域得到广泛应用。而近年来,随着纳米医学的进步,多功能纳米粒子在生物成像和药物输运一体化方面展现出了独特的优势,具有良好的发展前景。考虑到纳米金刚石和稀土材料在生物医学应用领域的优势,我们提出了构建纳米金刚石-稀土配合物多种功能纳米粒子研究课题。通过构建基于纳米金刚石-稀土复合纳米材料,得到了具有药物运输,生物成像多功能的纳米载体。本文介绍了纳米金刚石-稀土配合物复合纳米材料以及纳米金刚石-上转换复合纳米粒子的制备、表征以及生物应用研究,主要内容如下:1.纳米金刚石（NDs）-稀土（Eu,Gd）配合物复合纳米粒子的制备、表征和生物应用研究通过化学方法将稀土（Eu,Gd）配合物与修饰到纳米金刚石表面得到纳米金刚石-稀土配合物复合纳米粒子ND-TTA:RE。材料表征结果表明,纳米粒子粒径为100-200 nm,同时具有良好的荧光和顺磁性质。通过将ND-TTA:RE与SGC-7901癌细胞共培养,实现了细胞的荧光标记。通过静脉和皮下注射将ND-TTA:RE注入小鼠体内后,ND-TTA:RE在小鼠体内依然能发射出肉眼可见的红色荧光。ND-TTA:RE的顺磁特性,使其可以通过提高溶液中H质子的弛豫效率,实现T1加权磁共振成像。此外,生物毒性和药物运输结果表明,ND-TTA:RE纳米粒子在0-250 ug/mL浓度范围内对胃癌细胞没有表现出明显的细胞毒性,而当其装载阿霉素之后表现出pH响应药物释放性质,且有效提高了药物的杀伤能力,这归因于其表面较高的Zeta电势引起的细胞对纳米粒子的摄取增强,从而促进了细胞内对阿霉素的吸收。综合以上结果,我们所合成的基于纳米金刚石-稀土配合物复合纳米粒子具有良好荧光、顺磁特性以及pH响应药物释放特性,有望用于荧光/核磁共振双模成像及靶向药物输运等多种用途,为疾病的精确诊断和可视化治疗提供了一种可行的解决方案。2.纳米金刚石（NDs）-上转换纳米粒子（UCNP）复合纳米粒子的制备和生物应用研究NaGdF4:Yb,Er上转换纳米颗粒（UNCP）具有良好的红外上转换发光特性,其最佳激发波长为980nm位于“生物窗口”内,具有穿透深度大,自荧光干扰小等特点,这使其在生物医学成像领域具有巨大的应用潜力。而NDs作为优良的碳纳米材料,在药物输运领域得到了广泛应用。考虑到多功能复合纳米粒子在生物医学领域的独特优势,我们提出将NDs与UCNP纳米粒子进行复合得到纳米金刚石/稀土上转换复合纳米材料。使用溶剂热法合成了NaGdF4:Yb,Er上转换纳米粒子,然后通过化学方法将UCNP与NDs偶联得到NDs-UCNP复合纳米粒子,并通过一系列的表征手段对其结构形貌和发光性能进行了表征。UCNP在980 nm激光下发出明亮的绿色荧光,而包覆NaYF4外壳后,其荧光亮度得到了显著提高。随后,我分别检测了UCNP、NDs、NDs-UCNP对Hela细胞系的生物毒性,结果显示在0-500 ug/mL浓度范围内,所有样品都未对Hela细胞的活性产生抑制,表现出较低的生物毒性,这为其在生物成像和药物运输领域的应用奠定了基础。NDs-UCNP纳米粒子具有较好的生物相容性,特殊的表面结构以及良好的红外上转换荧光和顺磁特性,将有望作为多功能纳米粒子同时用于药物的靶向输运、荧光标记和磁共振成像。