恶性肿瘤（癌症）已经成为严重影响人类健康的重大疾病之一，并且，当今社会压力增大，人类体质变差，生态环境恶化，这些因素都造成了癌症新增病例的逐年增加。目前用于癌症的主要治疗手段包括放疗，化疗和手术治疗等方法。其中，化疗是一种对大部分癌症都可以起到有效治疗效果的常规方法，然而，传统化疗方法会对人体产生巨大的毒副作用，同时随着癌症的发展，单一使用化疗的治疗效果也会越来越差。纳米载体具有易修饰和生物相容性好等优点，近年来，利用纳米载来实现对肿瘤细胞的协同治疗和成像已经成为热点；基因沉默自从被发现以后，将其使用在癌症治疗方面的研究始终热度不减，因为正常细胞和癌细胞部分基因的表达存在很大的差异，而且很多在癌细胞中异常表达的基因往往是造成癌症的主要因素，因此，针对这些在癌细胞中异常表达基因进行沉默治疗往往会产生较好的疗效；石墨烯具有很多优良的性质，包括巨大的表面积、良好的光学性质、容易通过π-π作用进行表面组装以及生物相容性好等特点，非常适合作为纳米组装体系的载体，因此，以石墨烯为载体的纳米结构现在也成为很多研究人员的研究对象。但很多纳米载体对于癌细胞的治疗往往不够理想，这是由于1.纳米载体的靶向性不好，所以会在杀伤癌细胞的同时杀伤正常细胞；2.治疗方式的单一性，很多纳米载体往往只用了一种治疗方法，从而限制了其疗效。因此发展能够高效特异性杀伤癌细胞并对正常细胞没有伤害的纳米载体是非常有意义的。本论文基于癌细胞特异表达的mRNA、癌细胞内异常表达基因的DNA和细胞表面的受体，利用金纳米颗粒、分子信标、siRNA、核定位信号多肽、羧基化石墨烯以及细胞膜表面受体抗体等设计合成了一系列的纳米载体，用于癌细胞的治疗和成像，具体包括以下几个体系的内容：1.以纳米金为载体，将修饰光敏剂Ce6的分子信标组装到纳米金粒子表面，然后将阿霉素分子嵌入分子信标茎部GC或CG序列当中，此时Ce6的荧光和阿霉素荧光猝灭，当遇到肿瘤细胞中过表达的mRNA时，环茎结构打开并释放出阿霉素，光敏剂Ce6远离纳米金表面，此时二者荧光恢复，用655nm激光照射时，Ce6产生的单线态氧和阿霉素共同实现了光动力学治疗和化疗多模治疗，同时实现了多模成像。实验结果表明，该纳米载体特异性强、相应迅速、生物相容性好，可以有效得避免对正常细胞的损伤，同时有效杀伤癌细胞。于单模式治疗相比，多模式协同治疗有着更好的治疗效果。2.设计合成了一种以纳米金为核心的纳米载体，将巯基化的siRNA和核定位信号多肽，通过金硫键作用，分两步组装到纳米金的表面。纳米载体进入细胞后，在核定位信号的引导下进入细胞核，靶向TK1启动子，使其甲基化，从而长时间、彻底抑制目标基因的表达。通过实验结果可以发现，相比于细胞质内直接作用于目标基因mRNA的基因沉默，这种靶向目标基因启动子，并使其甲基化的基因沉默，其基因沉默的时间更长，效果更稳定、彻底。进一步实验的结果表明，对于不同的细胞，纳米载体进入细胞的途径有所不同。同时，裸鼠活体实验结果说明TK1基因长时间彻底沉默使癌细胞的成瘤能力大大降低。3.设计合成了一种以羧基化石墨烯为载体的“DR4Capturer”，在其表面通过供价连接的方法结合上DR4抗体，利用石墨烯的刚性和细胞膜的流动性，实现对癌细胞膜表面过量表达的DR4的捕捉，被捕捉的DR4通过受体聚集效应形成死亡诱导复合物（DISC），最终生成Caspase-8并激活Caspase-3从而造成癌细胞的凋亡。由于在癌细胞当中PI3K通路处于超活化状态，在其中起重要作用的AKT的表达又会造成Caspase-3活性的降低，因此我们将AKT siRNA装载到石墨烯表面，对AKT进行基因沉默。实验结果表明，我们设计的“DR4Capturer”可以高效特异性的杀伤癌细胞而对正常细胞没有影响，这种对于癌细胞的治疗效果，在加入了AKT siRNA后又得到了明显的增强。