在过去的几十年中,癌症已经成为疾病死因之首,是最重要的公共健康问题之一。为此,科研工作者为发展灵敏的诊断方法和高效的治疗手段付出了巨大努力。相对于蛋白,核酸肿瘤标志物在癌症早期诊断领域展现出了更大的优势,主要是因为核酸具有自扩增,设计灵活以及稳定性好等特点,更容易通过构建通用型检测体系实现多重靶标核酸标志物的高灵敏分析。更重要的是,丰富的核酸扩增策略为高灵敏、高选择性检测核酸表达谱的微小变化提供了良好的基础,为实现早期癌症诊断带来了新的机遇。随着生物医学和纳米技术的飞速发展,各种有特色优势的治疗方法对传统肿瘤治疗方法进行了有效补充。不断涌现的拥有特殊理化性质和理想结构的二维纳米材料加速了多功能纳米诊疗体系在生物医学领域的研发进程。通过掺杂来提高二维材料本身的治疗性能,或利用特殊的肿瘤微环境来设计肿瘤特异性响应的多功能诊疗体系,为肿瘤诊断和治疗的最优化提供了新的思路。鉴于此,本文设计了高阶HCR信号扩增体系用于mi RNA肿瘤标志物的高灵敏检测及胞内精准定位。另外构建了基于黑磷的功能性复合纳米材料进行肿瘤治疗和抗菌应用。在第一章,我们先对基于核酸肿瘤标志物的早期癌症诊断及核酸信号放大方法进行了论述;然后对黑磷等二维纳米材料在生物医学中的应用进行了介绍。在第二章,我们设计了一种理论信号扩增效率为n×N~2的恒温级联HCR-DNAzyme（CHCR-DNAzyme）信号扩增体系用于原位检测胞外囊泡内的mi RNA肿瘤标志物。通过胞外囊泡内mi RNA内表达水平的差异来区分不同类型细胞来源的微囊泡EVs。通过简单的引入一个外加发卡用于靶标分子识别,整合的CHCR-DNAzyme扩增体系可以拓展成通用型检测体系,理论上可以实现对胞外囊泡内mi RNA表达谱变化的检测,为早期癌症诊断提供依据。在第三章,我们构建了一种理论信号扩增效率为n×NN的恒温自复制HCR-DNAzyme（RHCR-DNAzyme）信号扩增体系用于胞内mi RNA的高灵敏检测与精准定位。我们通过实验对RHCR-DNAzyme的反应机制进行了详细研究,并进一步建立了反应动力学模型,在分子水平上对体系的反应机制和规律进行研究。通过引入一个简单的靶标识别发卡,在不需要对自复制放大模块进行任何优化的情况下,RHCR-DNAzyme就可以拓展成普适性检测体系,用于高灵敏度地检测细胞内的mi RNA并实现原位成像。在第四章,基于黑磷是一种还原性二维载体,我们通过原位还原金属前体成功合成Au NPs掺杂的BPNs复合纳米结构（Au NPs/BPNs）。通过简单地调整金前体与黑磷的投料比,就可以实现Au NPs/BPNs形貌与表面性能的调控。合成的Au NPs/BPNs由于BPNs与Au NPs之间的协同作用,具有很好的催化和抑菌性能,且其性能可以根据金属掺杂的比例进行调节。我们通过实验验证,对其协同作用原理进行了详细探究。在第五章,我们构建了一种肿瘤特异性响应的多功能BPNs/Mn O2诊疗体系,用于磁共振成像介导的协同增强光热/光动力治疗。其中Mn O2不仅可以增强BPNs的光热转换效率,还可以在肿瘤微环境的刺激下降解产生氧气,改善肿瘤乏氧。另外,降解释放的Mn2+可以作为T1造影剂,最终实现磁共振成像介导的增强肿瘤光疗。具有高比表面的BPNs/Mn O2作为一种理想的药物载体,我们将其负载模型药物DOX,构建了BPNs/Mn O2/DOX多功能诊疗试剂。BPNs/Mn O2/DOX可以在内源性肿瘤微环境和外源性光照的共同刺激下释放药物,提高了其在肿瘤部位的给药并降低了体系毒性。结果表明,BPNs/Mn O2/DOX可以很好的实现肿瘤响应性成像,并有效抑制肿瘤而不复发。