富勒烯纳米颗粒具有新颖的电子结构、独特的物理化学性质和良好的生物性能,如大的比表面积、带有大量的不饱和双键以及易于进行表面修饰、稳定性好、抗氧化能力强、生物相容性高等,在生物医药领域受到广泛的关注,尤其是在肿瘤治疗以及抗氧化损伤修复等方面具有很大的应用价值。本论文基于富勒烯的基本理化性质,对富勒烯的结构进行衍生化,制备了三种水溶性的富勒烯纳米材料,系统地研究了其化学结构和相关性质,将其应用于光动力治疗肿瘤和抗活性氧损伤等领域。具体内容如下:（1）通过将内源性物质还原性谷胱甘肽（GSH）与C₆₀发生亲电加成反应化合得到了一种水溶性富勒烯纳米材料C₆₀-OH-GSH。GSH的修饰提高了C₆₀在水中的溶解性,同时保留了C₆₀的超共轭结构。C₆₀-OH-GSH纳米颗粒尺寸均一,在不同生理介质中均具有极好的稳定性,且黑暗条件下高浓度C₆₀-OH-GSH对细胞无毒副作用,低浓度的C₆₀-OH-GSH在可见光照射下可高效产生活性氧物种从而诱导肿瘤细胞凋亡,可作为一种安全高效的光敏剂,在临床治疗光纤能到达部位的病变部位及体表肿瘤中有潜在的应用。（2）首次将贻贝仿生化学与迈克尔加成反应结合制备了一种C₆₀纳米高分子复合材料C₆₀-PDA-PEI。在弱碱性环境下,多巴胺发生自聚,生成聚多巴胺（PDA）薄膜,涂布在C₆₀纳米团簇表面,形成连接有机相和无机相的界面材料;聚多巴胺含有的儿茶酚及亚氨基结构可以与氨基发生迈克尔加成反应,将水溶性高分子PEI引入到PDA修饰的富勒烯表面得到一种水溶性富勒烯纳米团簇C₆₀-PDA-PEI。使用TEM、DLS、FT-IR、XPS、TGA等表征方法对其结构组成进行确定。PDA修饰的C₆₀保留了完整的共轭结构,表面键合的PEI改善了其水溶性,因此C₆₀-PDA-PEI具有极好的水溶性和在光照下产生¹O₂的能力,在光诱导下可以将超螺旋DNA裂解成刻痕DNA。该研究利用聚多巴胺可以粘附在无机材料表面具有发生迈克尔加成反应的性质,对将更多的功能性分子引入到PDA修饰的富勒烯上,对拓展富勒烯基材料在生物技术及药物化学领域内的应用具有重要意义。（3）两步法合成了水溶性富勒烯衍生物C₆₀-PDA-GSH,对其进行了结构表征和性能测试。结果显示水溶性富勒烯材料C₆₀-PDA-GSH具有极好的生物安全性和自由基清除能力。在低浓度下能对H₂O₂诱导的多种细胞氧化应激损伤起到一定的保护作用。该材料在被细胞摄取后,在线粒体和溶酶体均有分布,并且在线粒体内有富集,可以有效改善氧化应激损伤引起的线粒体膜电位去极化,对细胞起到保护作用。C₆₀-PDA-GSH纳米颗粒可作为一种高效的抗氧化损伤试剂应用在生物医药和化妆品领域中。