近几十年来,纳米科学与技术取得了巨大的进步,多功能的新型纳米材料在生物医学领域表现出极大的应用潜力。新型无机二维纳米材料过渡金属硫族化合物纳米片（2D TMDC NSs）,包括MoS₂ NSs、WS₂ NSs、MoSe₂ NSs和WSe₂ NSs等,具有独特的结构和性质,可用于生物传感、生物成像、药物递送、肿瘤治疗和抗菌等生物医学应用。作为其中的典型代表,MoS₂ NSs具有大的比表面积、优异的光热性能以及良好的生物相容性,在生物医学领域表现出良好的应用潜力。本论文研究了MoS₂ NSs的抗菌性能,并通过对MoS₂ NSs进行表面修饰和功能化,构建了靶向肿瘤的荧光成像/光热治疗诊疗一体化纳米复合材料,和靶向金黄色葡萄球菌的细菌感染光热治疗试剂,在体外和活体实验中均取得了优异的光热治疗效果。研究表明,MoS₂ NSs不仅是优异的光热试剂,而且是构建多功能复合材料的优良纳米平台,通过表面修饰和功能化,可实现生物医学应用导向的多功能纳米复合材料的构建。主要内容包括以下三部分:1.RGD-QD-MoS₂ NSs的可控制备及其在肿瘤靶向荧光成像和光热治疗中的应用肿瘤是一类严重威胁人类健康的疾病,其治疗技术长期以来受到研究人员的高度重视。发展新型而高效的肿瘤治疗手段与试剂具有重大的科学意义和临床应用价值。近年来,集成诊断与治疗功能的诊疗一体化纳米复合材料表现出极大的发展潜力。MoS₂ NSs具有优异的近红外光热性能和良好的生物相容性。量子点（QDs）具有宽激发、窄发射、强荧光且抗光漂白等优异荧光性能。MoS₂ NSs经牛血清蛋白和聚乙二醇修饰后,进一步连接QDs和多肽RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）,得到了兼具优异荧光、光热和癌症靶向性能的0D-2D纳米复合材料RGD-QD-MoS₂ NSs。细胞实验证实,RGD-QD-MoS₂ NSs可特异性荧光标记人宫颈癌细胞;在与RGD-QD-MoS₂ NSs孵育并且经过较低功率密度（0.4 W/cm²）的近红外激光（785nm）照射5 min后,超过85%的癌细胞死亡,而正常细胞几乎不受影响。动物实验发现,RGD-QD-MoS₂ NSs经尾静脉注射到荷瘤鼠体内后,能够在肿瘤部位显著富集并实现肿瘤的靶向荧光成像;经较低功率密度（0.8 W/cm²）的785 nm激光照射5 min后,荷瘤鼠的肿瘤组织被完全清除,且45天内无复发。在体外和体内实验中,RGD-QD-MoS₂ NSs均表现出优异的胶体稳定性和生物相容性。因此,RGD-QD-MoS₂ NSs具有肿瘤靶向荧光成像和光热治疗的应用潜力。2.MoS₂ NSs的抗菌性能研究近年来病原菌的耐药性问题愈加突出,严重威胁人类的生命健康。可替代抗生素的新型抗菌策略和试剂成为研究重点。多种纳米材料表现出优异的抗菌性能,且不易诱发细菌产生耐药性。无机二维纳米材料MoS₂ NSs具有大的比表面积、优异的生物相容性和独特的物理化学性质,已被广泛应用于生物医学领域,但对细菌和真菌及其生物膜形成的抑制作用的研究较少。本章研究表明MoS₂ NSs具有良好的抗菌性能,极低浓度（8μg/mL）的MoS₂ NSs即可对生理盐水环境中的细菌产生超过80%的灭活效率;在富营养的LB液体培养基中,MoS₂NSs对细菌的生长及其生物膜形成的抑制率超过75%。MoS₂ NSs对真菌也有一定的抑制效果,对白念珠菌的灭活率为60%左右,对白念珠菌生物膜形成的抑制率也达50%。MoS₂ NSs的光热作用也可对已形成的金黄色葡萄球菌生物膜起到⁴0%的破坏效果。MoS₂ NSs对细菌和真菌及其生物膜具有抑制作用,通过表面修饰和功能化可进一步增强MoS₂ NSs及其优异的光热性能对细菌和真菌及其生物膜的清除作用,在治疗微生物感染领域具有较大的研究意义。3.MoS₂@PDA-PEG/IgG NSs的可控制备及其在细菌感染治疗中的应用大多数细菌感染与生物膜相关,生物膜对宿主免疫系统和杀菌剂具有极大的耐受性,导致细菌感染难以治疗,严重困扰着人类健康。靶向光热治疗可有效提高治疗效果并减轻副作用,且避免引发细菌细胞水平的耐药性,在治疗局部细菌感染方面表现出巨大的潜力。MoS₂NSs经聚多巴胺（PDA）包裹后,共价连接抗体（IgG）和巯基-聚乙二醇（PEG）,得到具有良好生物相容性、优异胶体稳定性、金黄色葡萄球菌靶向性以及高光热稳定性和结合稳定性的光热试剂MoS₂@PDA-PEG/IgG NSs（MPPI NSs）。在较低功率密度（0.58 W/cm²）的近红外激光照射下,MPPI NSs对体外生物膜中金黄色葡萄球菌的灭活效率高达99.99%,而无靶向功能化的MoS₂@PDA-PEG NSs（MPP NSs）的灭活率仅有90%。在小鼠金黄色葡萄球菌皮下感染部位原位注射低剂量（40μg/mL,100μL）的MPPI NSs,并经光热治疗（0.58 W/cm²,10 min）8天后,感染部位的金黄色葡萄球菌几乎被完全清除,皮肤结构几乎与正常组织相同,感染伤口基本愈合;而经同剂量MPP NSs光热治疗8天后的感染皮肤依然存在严重的浅表溃疡、胶原蛋白层缺失和大量的炎细胞浸润,且存在大量的金黄色葡萄球菌。体外和活体实验表明,抗体功能化的MoS₂ NSs具有优异的靶向光热治疗金黄色葡萄球菌生物膜及其感染的性能,且显著优于无抗体功能化的MoS₂ NSs。MPPI NSs为细菌感染的治疗提供了新型的治疗试剂与方法。