恶性肿瘤组织端粒酶检出率高达85%-90%,而正常细胞则没有这么高的端粒酶活性检出率。端粒酶与肿瘤之间的高度相关性使之不仅可以最为肿瘤治疗的靶点,而且可以用于开发新型的基因治疗药物。反义寡聚核苷酸(ASODNs)能靶向肿瘤细胞与特定互补目标mRNA序列结合,从而阻止目标基因表达成相应的蛋白质。虽然反义寡聚核苷酸在癌症治疗中具有很好的前景,但由于裸反义寡核苷酸存在进入细胞转染效率低,易被核酸酶降解等问题而限制了其进一步的可行性研究。因此,发展能有效提高反义寡聚核苷酸稳定性及其细胞转染率的药物运载系统是目前肿瘤治疗研究的当务之急。碳纳米管(CNTs),因其独特的结构,电子和机械性能,在生物和医学领域展开了迅速的应用性探索。特别是以功能化的碳纳米管为载体负载荧光标识物、生物活性分子或药物进入生物体系的研究。在生命科学领域,荧光图像技术是一种重要的研究手段,而通常所用的有机染料具有易于淬灭,激发光谱狭窄,发射光谱宽等缺点,量子点作为一种新型的荧光标记物,完全可以取代传统的有机染料,其优异的荧光性能可以使其作为一种荧光探针被广泛应用于生物标记和生物活体长效追踪的过程中。本文主要研究多壁碳纳米管表面功能化及其在纳米生物学中的应用。1.功能化多壁碳纳米管的制备及其细胞安全性的研究通过混酸和超声作用打断多壁碳纳米管并使其管壁带上了羧基。利用基团的静电相互作用,将四种阳离子聚合物,聚乙烯亚胺(PEI),聚酰胺胺(PAMAM),壳聚糖(Chitosan),聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)分别修饰到带负电荷的羧基化多壁碳纳米管管壁,制备得到四种表面带正电的功能化多壁碳纳米管。通过流式细胞仪来表征这四种功能化多壁碳纳米管和氧化多壁碳纳米管的生物相容性,实验结果显示,与氧化多壁碳纳米管相比,阳离子聚合物修饰的多壁碳纳米管细胞小。尤其是与PEI修饰的多壁碳纳米管培养在一起的HeLa细胞,表现出良好的细胞活性,与未经处理的细胞相比,呈现出相似的正常的细胞凋亡率。表明PEI修饰的多壁碳纳米管对HeLa细胞具有良好的生物相容性。2.基于双色量子点标记多壁碳纳米管的细胞荧光纳米探针用简易的非共价静电作用的方法,将两种不同尺寸大小和颜色的量子点负载到聚乙烯亚胺(PEI)修饰的功能化多壁碳纳米管上,合成双色量子点标记的功能化多壁碳纳米管( MWNTs-PEI-CdTe )。通过相应的表征发现该MWNTs-PEI-CdTe水溶性好,荧光强度大,传导效率高,能有效传递进入细胞实现长效跟踪。3.功能化多壁碳纳米管反义核酸载体系统及其促进肿瘤细胞凋亡研究通过静电层层组装,制备了一种新型的双功能多壁碳纳米管运载系统,包括治疗基因反义寡聚核苷酸(ASODNs),和荧光标记量子(CdTe)。通过相应的表征发现MWNTs-PEI能有效地将ASODNs传导进入细胞,且具有很高的传导效率。以修饰在ASODNs一端的CdTe为荧光标记,通过激光共聚焦显微镜表征发现,MWNTs-PEI-ASODNs具有很强的细胞核靶向定位性。此外,经MWNTs-PEI转导进入细胞内的ASODNs具有有效的抗癌活性。此类功能化多壁碳纳米管在生物传递和基因治疗上有广阔的应用前景。