介孔有机氧化硅纳米球（MONs）是一种集合介孔二氧化硅纳米球（MSNs）和有机基团特点的新型材料,具有尺寸可控、分散性好、比表面积大、生物相容性好等特点,在生物医学方面有着极大的应用前景。本论文以生物医学应用为导向,围绕MONs尺寸、结构、功能调控及其生物行为展开研究,主要包含以下三方面的工作:1.介孔有机氧化硅纳米球在肿瘤中渗透和累积的尺寸效应MONs的粒径对肿瘤渗透和累积的影响尚不明确。在本部分中,我们构建了不同尺寸MONs（20、40、60和100 nm）,通过血液学、血清生化指标和组织病理学系统地研究了MONs的生物安全性,结果表明这四种不同尺寸的MONs均具有良好的体内生物相容性。在多细胞球（MCSs）渗透模型中20 nm MONs表现出最深的穿透深度。对MCSs不同位置处的平均荧光强度分析,激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）Z-扫描结果表明:在MCSs 120μm处20 nm、40和60 nm的MONs累积量分别是100 nm MONs的3.6、2.6和1.9倍。静脉注射MONs 24小时后,MONs主要分布在于肝脏、脾脏和肺部,20、40和60 nm的MONs在肿瘤处的累积量分别是100 nm MONs的3.7、4.2和2.4倍。肿瘤冷冻切片结果表明20、40、60 nm的MONs穿透深度分别是100 nm MONs的30.7、19.6和2.6倍。2.柔性杂化介孔有机氧化硅纳米胶囊的通用合成及其药物递送柔性纳米胶囊可显著提高细胞摄取效率和肿瘤富集量,我们组曾报道通过优先刻蚀法合成只掺杂一种有机基团的柔性有机氧化硅纳米胶囊,但单一的有机组分会限制其应用的广泛性。在本部分中我们根据化学同源性原理,通过引入不同有机氧化硅前体,成功合成二、三和四重杂化的柔性介孔有机氧化硅纳米胶囊（DMONs）。制备的三重杂化DMONs具有均匀且可控的粒径（100-330 nm）和壳层厚度（10-30 nm）、高的比表面积(521-1000 m² g^-1)、大的空腔（50-270 nm）和良好的生物相容性。细胞摄取实验表明,当加入的纳米球个数为1.25×10⁴时,MCF-7细胞对DMONs的摄取量是实心MONs摄取量的六倍。三重杂化DMONs骨架中掺杂的苯基与药物分子紫杉醇（PTX）产生的π-π共轭效应,可提高药物负载能力。此外,由于三重杂化DMONs中骨架中掺杂有硫醚基团,装载的抗肿瘤药物阿霉素（DOX）呈现谷胱甘肽（GSH）响应性释放特性。DMONs/DOX对MCF-7乳腺癌细胞显示出优异的细胞杀伤效果。3.介孔有机氧化硅纳米球原位负载氧化钆及其肿瘤磁共振成像和靶向药物递送探索集诊断和治疗功能于一体的纳米平台具有广阔的临床转化前景,小尺寸的Gd₂O₃可作为高灵敏性磁共振造影剂,但其本身没有靶向性,导致在肿瘤部位的累积低,不利于肿瘤成像。在本部分中,我们首次在MONs空腔中通过化学沉积法原位制备Gd₂O₃（Gd₂O₃@MONs）,然后在Gd₂O₃@MONs表面修饰靶向肽RGD和荧光染料FITC（Gd₂O₃@MONs-FRGD）,在孔道中装载抗肿瘤药物DOX,制备出具有磁共振成像和荧光成像特性的靶向纳米诊疗平台（Gd₂O₃@MONs-FRGD/DOX）。Gd₂O₃@MONs尺寸约80 nm,具有良好的分散性,较高的纵向弛豫率(19.38 m M^-1·s^-1)。小鼠静脉注射Gd₂O₃@MONs后,血常规检测和主要器官的组织切片结果表明Gd₂O₃@MONs具有良好的生物相容性。细胞摄取实验表明,RGD的修饰显著提高了4T1细胞对Gd₂O₃@MONs-FRGD摄取。荷瘤小鼠静脉注射Gd₂O₃@MONs-FRGD或Gd₂O₃@MONs-FITC 24小时后,主要器官组织的荧光成像和免疫荧光结果显示Gd₂O₃@MONs-FRGD和Gd₂O₃@MONs-FITC主要分布在肝脏和肺,在心脏和肾脏累积量极低。Gd₂O₃@MONs-FRGD在肿瘤部位的累积量是Gd₂O₃@MONs-FITC的2倍,显著增强肿瘤部位T₁加权磁共振成像信号。肿瘤组织的冰冻切片免疫荧光结果显示Gd₂O₃@MONs-FRGD相较于Gd₂O₃@MONs-FITC具有更强的肿瘤组织穿透力和累积能力。此外,Gd₂O₃@MONs-FRGD/DOX对肿瘤细胞显示出较强的杀伤效果。