碳点是一类新型荧光纳米材料,通常情况下尺寸小于10 nm,从其出现至今一直受到研究者们的广泛关注。与传统的有机荧光染料和半导体量子点相比,碳点具有合成简便、光学性能优良、易于官能化修饰、化学性能稳定、毒性低以及生物相容性良好等诸多优势。因此,碳点展现了在光催化、光电器件、传感检测、生物成像以及疾病诊疗等众多领域的应用潜力。目前报道的大部分碳点都需要紫外/蓝光的激发才能产生明显的蓝/绿光发射。受到紫外光强破坏性以及生物基质蓝色背景荧光的影响,具有这种发射特性的碳点很难实现在生物医学领域的应用。此外,少数有关红光碳点的工作依旧暴露出许多问题,例如:碳点的量子产率低、红光发射不纯净或者需要复杂的合成/分离步骤。因此,研究者们迫切地需要开发出具有长波长吸收以及高效红光发射特性的碳点。论文主要围绕着红光碳点的制备及其在多维传感与癌症诊疗中的应用展开,包含的主要研究内容总结如下:第一章,首先对富勒烯、碳纳米管、石墨烯和碳点这几种“碳基纳米材料家族”典型代表的基本性能进行了介绍。随后,讨论的重点放在了碳点的制备方法、物理化学性能以及潜在应用这三个方面。此外,还对红光碳点的应用价值进行了分析。最后,基于碳点研究过程中遇到的一些问题,提出了论文的研究意义。第二章,构建了基于碳点-金属离子复合体系的三通道荧光阵列传感器用于多种磷酸化合物（例如:三磷酸腺苷-ATP、二磷酸腺苷-ADP、单磷酸腺苷-AMP、焦磷酸-PPi和磷酸-Pi）的区分和测定。红光碳点表面丰富的官能团使其能够与多种金属离子以配位键的形式络合。Ce³⁺、Fe³⁺和Cu²⁺,这三种金属离子可以与碳点络合形成聚集体并引起碳点荧光不同程度的淬灭,因而被筛选出来构建碳点-金属离子复合体系。当在体系中加入磷酸化合物后,不同的聚集体会表现出相反的解聚或者聚集加深的现象。反映在荧光信号的变化上,即为荧光的恢复或者进一步淬灭。基于红光碳点荧光信号的变化,可以实现对磷酸化合物的有效识别与区分。此外,该阵列传感器还可以用于以ATP为代表的磷酸化合物的定量检测,针对复杂样品（血清）中磷酸化合物的识别以及盲样分析。第三章,在之前工作的基础上对具有高效红光发射特性碳点的性能进行了更为全面的探究。除了低毒性、高量子产率和优异的光稳定性外,该碳点还展现出了良好的双光子激发发射性能、易于共轭修饰以及杰出的光热转换性能。同时,这种红光碳点还具有下列优势:能够实现针对细胞核仁的选择性成像;能够作为运载体完成荧光小分子物质（FITC）的细胞输运;能够发挥光热治疗效果有效杀灭癌细胞。上述结果表明,该红光碳点可以作为一类多功能诊疗制剂,实现其在细胞核仁成像（单光子和双光子激发模式）、药物/基因输运及光热治疗方面的价值。第四章,在具有良好光热特性的红光碳点表面修饰了微量的光敏剂（Ce6）,构建了可以在低剂量、单一近红外光源激发下发挥光热治疗（photothermal therapy,PTT）/光动力治疗（photodynamic therapy,PDT）协同效应的复合体系,该设计有效规避了单一PTT和PDT的劣势。体内/体外实验的结果表明,Ce6修饰的红光碳点（Ce6-RCDs）可以在低激光功率的触发下（671 nm,0.50 W/cm²）展现出比当量Ce6（PDT）和红光碳点（PTT）更优异的治疗效果。此外,该体系还具有荧光、光声和光热多模态成像能力,能够为光热/光动力治疗过程提供可靠的成像导引。这项工作不仅提供了一种增强光触发癌症治疗效果的策略,同时也成功实现了多模态成像指导下低功率、单光源激发的光热/光动力协同治疗。第五章,对上述工作进行了总结。尽管该论文在红光碳点的制备与应用等方面做出了一定的贡献,该领域仍然存在许多亟待解决的问题。后续工作将围绕着这些问题展开,以期最大限度的发挥碳点的应用价值。