近年来，纳米材料合成技术的发展，尤其在可控合成方面的突破，使得纳米材料在生物传感、分子影像、药物控制释放及肿瘤治疗等生物医学领域中展现了广泛的应用前景，并逐渐形成纳米医学的学科分支。设计和制备兼具诊断和治疗功能为一体的纳米诊疗试剂已成为当前研究的热点。如何利用可控合成技术制备新型诊疗试剂并发展模型材料体系进行纳米材料的系统生物学行为研究仍然是纳米生物医学的挑战。因此，本论文重点研究了超薄二维纳米材料的尺寸控制和表面修饰对肿瘤诊疗及生物安全性的影响，并初步构建了纳米生物体系的构—效关系。基于以上研究，我们发展了具有肿瘤高富集能力的新型肿瘤诊疗试剂。具体的研究内容与成果包括以下七个部分:　　第一章:简要综述了纳米材料在生物医学中的应用，在肿瘤光热治疗中的研究进展，以及影响纳米材料生物学行为的因素，研究纳米材料生物安全性的思路和降低纳米材料毒性的策略。最后阐述了本论文的选题依据和研究内容。　　第二章:以形貌均一、尺寸可调的超薄二维钯纳米片为模型二维材料系统，我们研究了尺寸效应对超薄二维钯纳米片的生物学行为、肿瘤诊断治疗的影响。动物实验结果显示，二维钯纳米片的血液循环、生物分布具有明显的尺寸依赖现象:尺寸越大血液半衰期越短，在肝和脾中的富集随之增加。同时，我们研究了钯纳米片在肿瘤光声成像与超低功率光热治疗中的尺寸效应。　　第三章:钯纳米片作为一种金属纳米材料，虽然在肿瘤成像与治疗中展现了良好的应用前景，但其生物安全性一直是令人担忧的问题。本章我们系统评价了不同尺寸钯纳米片在细胞、动物及基因层面的安全性，解答了钯纳米片作为贵金属纳米材料在生物应用过程中的潜在毒性，为提高钯纳米材料生物相容性、安全性提供实验支持。　　第四章:基于第二章的研究内容，以形貌均一、尺寸可调的六方超薄钯纳米片为晶种，利用外延生长的方法成功合成了形貌均一、尺寸及光谱可调的六方超薄金包钯纳米片。经表面修饰巯基聚乙二醇后，30nm金包钯纳米片经尾静脉注射到小鼠体内后血液半衰期长达8小时，在肿瘤部位的富集量高达70％ID/g，是相同尺寸金纳米颗粒在肿瘤部位富集量的3倍多。在肿瘤部位的高富集量明显增强了肿瘤部位的光声成像和CT成像的效果;利用0.5 W/cm2的低功率密度激光照射下即可实现肿瘤的光热治疗。　　第五章:基于对无机纳米材料毒性的担忧，合成了聚乙烯吡咯烷酮修饰的聚吡咯纳米颗粒，并将其成功应用于肿瘤成像与光热治疗中。聚吡咯纳米颗粒在近红外光区具有较强的吸收，在激光照射下其光热转化效率可达到44.7％。经尾静脉将聚吡咯纳米颗粒注射到负瘤小鼠体内，可以在较低激光功率照射下实现肿瘤的光热治疗。　　第六章:在此章节中，为了更进一步的了解表面配体对金属纳米颗粒表面理化性质的影响，以钯纳米片为模型研究其表面吸附的CO与钯原子之间的相互作用。通过测量不同CO覆盖度下钯钯原子键长的变化，我们发现CO在钯纳米片表面的吸附对其形貌和光谱的稳定起到了决定性的作用。　　第七章:针对本论文所进行的研究工作进行了总结及后续的研究做了展望。