碳纳米管的独特理化性质使其在生物医学领域有着广阔的应用前景。迄今为止,已有大量的研究报道碳纳米管可能在药物、基因或蛋白的载体和分子成像的造影剂方面有诱人的应用价值。碳纳米管在生物医学领域的应用的前提之一是在水溶液中均匀、稳定分散。但是分散在水溶液中的碳纳米管很难用传统的分析技术来进行理化性质表征。此外,碳纳米管作为生物医药载体应用时,不可避免进入循环血液,了解并对其血液相容性进行评价对于碳纳米管的安全应用具有重要意义。虽然已有诸多文献报道碳纳米管会引起血小板的活化和聚集,促进内源性凝血,降低血管内皮细胞的活性等,但是关于碳纳米管对红细胞的作用以及对凝血过程的影响和血栓力学性质的报道十分有限。本论文的研究工作主要包括以下三个方面：(1)建立碳纳米管羧基化和氨基化的表面处理方法和制备稳定的碳纳米管水分散液。(2)对碳纳米管进行物理化学表征,建立针对分散在水溶液中的碳纳米管的物理化学表征体系。(3)研究碳纳米管对血液中各成分的作用,特别是对红细胞的作用和对血栓形成过程的影响。取得的主要研究结果为：(1)通过浓酸超声氧化法制备表面含有羧基等含氧基团的碳纳米管,通过控制超声时间制备得到氧化程度不同的碳纳米管。在羧基化碳纳米管的基础上,通过缩合反应使碳纳米管表面氨基化。将修饰后的碳纳米管通过超声辅助方法制得稳定的碳纳米管水分散液。(2)以紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-vis-NIR)为主,结合扫描电镜(SEM)、动态光散射仪(DLS)、热重法(TGA)、X-射线光电子谱仪(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对水溶液中的碳纳米管进行表征。将特征吸收光谱进行分峰拟合处理,建立了主峰峰位和强度与碳纳米管尺寸以及表面含氧量的关系。并采用吸收光谱方法对表征了碳纳米管在水中分散稳定性的规律。(3)碳纳米管与血液共孵育后对血液系统中各成分均造成不同程度的损伤,引起红细胞形态皱缩甚至细胞膜破裂。当碳纳米管具有相同尺寸时,氨基化的MWCNTs对红细胞的破坏作用要强于羧基化的碳纳米管；当碳纳米管具有相同的表面化学组成时,短碳纳米管对红细胞的破坏作用要大于长碳纳米管。四种碳纳米管均引起了血小板中等强度的活化(10%-25%),长碳纳米管激活血小板的水平要强于短碳纳米管。同时长氨基化碳纳米管引起红细胞和血小板数量减少。四种碳纳米管均能使初凝时间提前,凝血时间改变和影响血凝块的力学性质。在相同的凝血时间内,氨基化碳纳米管使血凝块硬度升高,而羧基化碳纳米管使血凝块硬度降低。四种碳纳米管对血管内皮细胞均造成中等程度的损伤。