恶性肿瘤是威胁人类身体健康的重大恶性疾病之一。从上世纪开始,人类就投入大量的人力和财力用于肿瘤的诊断和治疗,但是肿瘤的发病率和死亡率仍然居高不下。只有早诊断、早发现才能逐步提高病人的治愈率。但是目前仍然缺乏对肿瘤早期诊断治疗的临床方法。近年来,纳米影像技术发展迅猛,很有希望能以安全无伤害的方式为肿瘤的早期检测和治疗提供准确的信息。不同的成像技术各有其优点和缺点,如果能将两种或者两种以上的成像技术结合起来,就可以整合各自的优势,使其具有更高的医学诊断价值。复合纳米材料具有突破单一组分材料性能局限性的特点,在生物医学领域显示出优异的应用前景。本论文以合成新型复合纳米材料为基础,探索其作为双模态造影剂为主线,通过复合纳米材料的设计及其影像效果,实现复合纳米材料的双模态成像。推动纳米材料在生物医学领域的应用。研究的主要内容包括Au-Fe₃O₄、Ag¹²⁵I-Fe₃O₄、Fe₃O₄@Bi₂S₃复合纳米材料和上转换纳米材料的合成及其细胞毒性研究和影像效果分析。（1）复合纳米材料的合成:本论文成功合成了尺寸均一、可控的Au-Fe₃O₄、Ag¹²⁵I-Fe₃O₄、Fe₃O₄@Bi₂S₃复合纳米材料和上转换纳米材料,通过透射电镜（TEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、光电子能谱（XPS）、X-射线衍射（XRD）、等离子发射光谱（ICP）等测试手段,对纳米材料与影像性能密切相关的参数诸如形貌、组成、价态等进行表征。（2）生物相容性的研究:考察具有不同尺寸、形貌的各种纳米复合材料在生物体系中的生物相容性,通过不同细胞的MTT实验数据和显微镜下的细胞形貌变化,得到Au-Fe₃O₄、Ag¹²⁵I-Fe₃O₄、Fe₃O₄@Bi₂S₃复合纳米材料和上转换纳米材料具有低的细胞毒性。（3）运用复合纳米材料进行CT/MRI、MRI/SPECT、MRI/荧光双模态成像:成功将异质结构Au-Fe₃O₄纳米复合材料应用于兔子模型,首次获得了效果优异的MRI/CT双模态成像效果,更重要的是该复合纳米材料在右心室显示出CT信号增强;将放射性同位素125I引入Fe₃O₄-Ag异质结构纳米材料中,合成新颖的双模态MRI/SPECT异质结构纳米造影剂,通过体内SPECT图像实验得到,该复合纳米材料聚集在肝脾;用低成本的Bi代替Au,制备出的Fe₃O₄@Bi₂S₃核壳结构纳米复合材料用于MRI/CT双模态成像,由体内MRI图中看出,该复合纳米材料在肾脏出现70%的磁共振信号衰减;用溶剂热法一步合成NaYF₄:Yb/Er/Gd（18/2/60mol%）上转换纳米棒,发现其具有潜在的T1-MRI/荧光双模态成像效果。本论文丰富了双模态纳米造影剂的制备方法,通过对纳米材料毒性及体内外造影性能的研究,探索了复合纳米材料在医学影像上的应用,为纳米材料的临床转化研究提供了基础。