二维纳米材料具有独特的表面效应、量子尺寸效应以及一些电学和生物学特性,被广泛应用到生物成像、生物化学传感、肿瘤光学治疗、细菌杀伤等领域。尽管拥有各种优越的特性,二维纳米材料在生物体内应用时出现了容易团聚、稳定性较差以及产生毒副作用等问题。此外,由于缺少可修饰的功能基团,很难对二维纳米材料进行进一步的功能化修饰,使其在生物医学领域的应用受到了限制。因此,发展一种通用型策略对二维纳米材料进行功能化修饰具有十分重要的意义。本论文选取最具发展潜力的二维纳米材料:还原氧化石墨烯(rGO)和黑磷(BP)为研究对象,以脂质体功能化二维纳米材料为主线,瞄准肿瘤多模式协同治疗及抗菌这一研究方向,开展以下几个方面的研究工作:一、基于装载白藜芦醇的叶酸-聚乙二醇-脂质体功能化还原氧化石墨烯纳米体系用于靶向及近红外光触发的化学/光热协同肿瘤治疗白藜芦醇(RV)作为一种自然界产生的生物活性分子,因其对众多疾病具有治疗效果而受到研究人员的广泛关注,成为颇具前景的热门研究对象。然而,由于RV本身所存在水溶性低、稳定性差以及在生物体内非常容易被代谢等缺陷造成其在细胞实验中所发现的种种治疗效果到了动物活体内却发挥不出来。我们发展了一种简单、快速地将RV装载到rGO纳米片层上的方法,以增加RV的水溶性、高其稳定性。通过将RV、rGO与叶酸-聚乙二醇-脂质体(FA-PEG-liposome)简单混合并超声处理即可制备得到装载RV的FA-PEG-liposome包裹的rGO(FAPEG-Lip@rGO/RV)纳米体系。包裹在纳米体系内的RV表现出来较强的稳定性,能够对抗紫外光照射引起的异构化降解。该纳米体系在各种模拟体液中均表现出良好的分散稳定性,其所装载的药物可由近红外光(NIR)触发释放。同时由于纳米体系表面修饰了叶酸分子,FA-PEG-Lip@rGO/RV可以通过叶酸受体(FR)介导的靶向识别过程进入FR阳性的人乳腺癌MCF-7细胞。考察了纳米药物载体FA-PEG-Lip@rGO的生物相容性,结果证明其本身生物相容性良好,没有任何毒副作用。而装载了RV后,在NIR光的照射下,FA-PEG-Lip@rGO/RV纳米体系表现出高效的化学/光热协同肿瘤治疗:仅通过一次肿瘤部位的原位注射就将荷瘤裸鼠的肿瘤彻底清除。因此,我们发展了一种简单、稳定、安全、高效的RV纳米载体系统,有望进一步推动抗肿瘤药物分子RV在生物医学领域中的应用。二、脂质体稳定的多功能黑磷纳米体系的构建以及其生物功能评价BP纳米片出现引起了研究人员的广泛关注,成为继石墨烯后纳米材料的又一个研究热点。但是BP纳米片的稳定性较差,降解后的BP结构和性能迅速消失。目前已报道的高BP纳米片稳定性的方法在增强其稳定性的同时却降低了BP纳米片在生物体内降解的可能性。为了解决这个阻碍BP纳米片在生物医学领域应用的难题。在此研究中,我们将多功能脂质体(MFL)包裹在BP纳米片上发展了一种新型MFL稳定的BP纳米体系(BP@MFL)。通过MFL的包裹将BP纳米片与外界的氧气和水隔绝开来,高纳米体系的稳定性。而当其处于NIR光照时,BP纳米片能够迅速发生光致升温,表面所包裹的MFL从BP纳米片上脱落下来,重新暴露BP纳米片,使其能够被周围的氧气和水逐渐降解。在此基础上,利用BP纳米片比表面积大的优势,将抗肿瘤药物RV和氧气自供给试剂过氧化氢酶(CAT)同时装载在BP@MFL上发展了一种多功能的RV/CAT-BP@MFL纳米诊疗试剂。RV/CAT-BP@MFL纳米体系表现出在复杂溶液体系中良好的分散性、NIR光刺激-响应的药物释放、高效的光热转换效率以及氧气自供给的高效单线态氧生成。相信这些研究成果将为BP纳米片在肿瘤诊疗中的应用打下坚实基础。三、脂质体稳定的多功能黑磷纳米体系用于靶向及近红外荧光成像引导的化学/光热/氧气自产生的光动力学协同肿瘤治疗在上一个工作的基础上,继续选用RV/CAT-BP@MFL纳米体系作为多功能纳米诊疗试剂,进一步在细胞水平和动物水平上考察该纳米诊疗体的靶向及NIR成像引导下的化学/光热/氧气自产生的光动力学协同肿瘤治疗。该RV/CATBP@MFL纳米体系展现出高效的FR介导靶向肿瘤运输,并且在到达肿瘤位点之后能够分解肿瘤细胞内富含的过氧化氢产生氧气,缓解实体瘤内存在的缺氧难题。在NIR荧光成像结果的引导下,NIR光可以于纳米体系在肿瘤部位富集浓度最高的时间点对肿瘤部位开始照射。在一系列细胞水平和动物水平的肿瘤治疗实验中,RV/CAT-BP@MFL纳米体系均表现出高效的肿瘤协同杀伤能力。该纳米体系集FR介导的靶向运输、NIR光刺激-响应的药物控制释放、NIR荧光成像、化疗、光热治疗、氧气自产生的光动力学治疗及良好的生物相容性多种功能于一体,体现出了“all-in-one”的概念,有望为临床肿瘤治疗供新的思路。四、基于聚乙二醇-脂质体稳定的黑磷纳米片用于光热抗菌研究BP纳米片被广泛用于肿瘤的诊疗领域,然而其作为抗菌剂一直很少被报道。BP纳米片独特的带隙结构使其具有出色的光热升温性能,非常有希望应用于细菌的抗感染治疗。我们通过聚乙二醇-脂质体(PEG-liposome)包裹BP纳米片使其物理稳定性得到了显著增强。并且该PEG-liposome包裹的BP(PEG-Lip@BP)纳米体系拥有较强的光热转化能力,有应用于光热抗菌治疗的潜力。选取金黄色葡萄球菌为模式细菌,发现PEG-Lip@BP纳米体系能够有效地进入细菌,这为其良好的抗菌效果打下了基础。通过优化NIR光照的功率密度、光照时间及纳米体系的孵育浓度得到了最佳的实验参数。在该最优条件下,PEG-Lip@BP纳米体系能够实现~100%的细菌杀伤。因此,基于该PEG-Lip@BP纳米体系有望发展一种高效的抗菌剂。