金纳米粒子较高的原子序数使其具备卓越的X射线吸收和衰减能力,在生物医学领域,尤其在放射治疗、计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)中具有广泛的研究。在肿瘤放射治疗中,高能射线造成的电离辐射会给健康组织带来较大的伤害,目前临床使用的放射增敏剂缺乏特异性识别并滞留在肿瘤组织的能力,因此增敏效果有限。而金纳米粒子在经过一定功能化修饰后可获得肿瘤靶向能力以及增强肿瘤细胞对射线的敏感性,从而有利于其在成像引导的放射治疗这一新型疗法中的应用。此外,干细胞治疗为诸如神经退行性疾病、肺纤维化损伤等带来了治愈的希望,因此,了解干细胞在体内迁移、归巢等行为对理解其治疗机制有重要意义。但当前缺乏对移植干细胞体内行为的检测手段,从而阻碍了干细胞疗法的发展。而具备良好生物相容性和CT成像能力的金纳米粒子,可用于移植干细胞的标记,从而无损获知干细胞体内信息,这对干细胞治疗机理的研究有着重要的应用潜力。本硕士论文聚焦于面向生物医学应用的金纳米粒子的设计与合成,获得了可分别用于肿瘤放射增敏和间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cell,MSC)标记示踪的两种金纳米材料,并研究了MSCs在标记后于三维环境中的培养情况,主要获得的研究进展包括以下内容:1、探究了透明质酸包覆的金银合金纳米粒子Au-Ag@HA NPs,在肿瘤放射治疗的增敏应用。实验结果表明,在Au-Ag@HA NPs与X射线的联合作用下,肿瘤细胞表现为克隆形成数显著降低、细胞内活性氧含量增加、还原型谷胱甘肽耗竭,说明Au-Ag@HA NPs具有良好的放射增敏效果;进一步考察发现,X射线的辐照能够触发Au-Ag@HA NPs中的银离子释放,进而产生细胞毒性,这可能是Au-Ag@HA NPs造成放射增敏的重要机制。2、制备了聚赖氨酸和牛血清白蛋白包覆的金纳米粒子Au@BSA@PLL,用于移植干细胞的体内CT示踪。实验结果表明,Au@BSA@PLL纳米示踪剂标记对MSCs的增殖/成骨/成脂分化能力不会产生任何负面影响,且标记后的MSCs在体外表现出较好的CT成像对比度和每细胞内高达293 pg的金摄取量。活体Micro-CT肺成像研究表明,Au@BSA@PLL纳米示踪剂可实现对移植MSCs在体内长达24天的活体示踪。3、构建了氧化石墨烯掺杂的PLGA静电纺丝生物支架GO-PLGA纤维支架,用于模拟胞外微环境并培养Au@BSA@PLL纳米示踪剂标记后的MSCs。实验结果表明,标记后的MSCs在该支架上能够进行正常的增殖,并且表现出优于玻片上培养的分化能力。说明经纳米示踪剂标记的MSCs在纤维微环境中仍维持良好的生物功能。同时证明GO-PLGA静电纺丝支架负载MSCs具有应用于体内干细胞移植治疗的潜力。