近年来,随着纳米生物技术的不断发展,多功能纳米复合材料越来越受到人们的关注,特别是基于嵌段共聚物的多功能杂化体系,在生物医药领域如磁共振成像,药物装载及释放、生物分子的吸附和分离等方面有着巨大的应用前景。本论文首先以两亲性嵌段共聚物和无机功能纳米粒子为研究对象,利用嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装行为,成功制备了一类可用于疾病诊断、定位的多功能纳米复合球材料,对其组成、形貌以及性能进行了详细的表征,考察了该多功能纳米复合球在磁共振成像方面的应用特性；其次,利用嵌段共聚物可作为多孔材料模板剂这一特性,成功合成了一类具有双介孔孔道的新型材料,通过多种表征手段研究了该类材料的形貌、孔径及孔结构,初步探索了该类双介孔氧化硅球在药物装载和释放方面的应用前景。具体来讲,本论文的研究内容主要分为以下几个部分：(1)从生物相容性较好的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)出发,利用两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装特性,同时通过憎水作用将油相四氧化三铁纳米粒子封装在嵌段共聚物胶束的内部,进而得到具有球形形貌的磁性胶束,然后引入不同种类的硅烷偶联剂如3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(APTMS).(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(MPTMS)等对磁性胶束的亲水壳层进行交联,最终得到一类具有不同表面功能化(氨基或巯基)、核壳结构的超顺磁性纳米颗粒。研究发现,这种硅交联的磁性胶束不仅具有均一的粒径(150 nm)和规则的球形形貌,而且具有较高的磁饱和强度(8.3 emu/g)。(2)通过将PS-b-PAA与磁性四氧化三铁纳米粒子进行自组装,制备了一类具有粒径小于100 nm且均一可调,表面巯基修饰的多功能纳米复合粒子。详细研究了滴水方式以及四氧化三铁初始浓度对磁性胶束的粒径和均一性的影响,结果表明,通过调整四氧化三铁初始浓度可以对纳米复合粒子的粒径进行精确调节。随后采用MPTMS对亲水链段PAA进行硅交联,从而对胶束结构固定的同时,还实现了纳米胶束表面的巯基功能化。与此同时,通过共缩聚反应将预先硅烷化的染料分子异硫氰酸荧光素(FITC)和异硫氰酸四乙基罗丹明(RITC)掺杂入交联层的骨架当中,进一步实现了纳米复合粒子的荧光功能化。细胞毒性实验表明,该材料对三种典型的细胞(人体网状内皮细胞(HUVEC)、小鼠的巨噬细胞(RAW264.7)和人的肺癌细胞(A549))的成活率均没有明显影响。最后,初步探索了该多功能纳米复合球在磁共振成像方面的应用研究。(3)利用上述合成工艺,制备了不同粒径的硅交联磁性荧光胶束(80 nm、130 nm和180 nm)。细胞实验表明,三种粒径的样品均未对巨噬细胞RAW264.7产生明显毒性,表明了材料具有良好的生物相容性；吞噬实验表明巨噬细胞能够很好的对材料进行吞噬,使其在细胞成像方面有着较大的应用前景。随后考察了不同粒径的荧光标记的硅交联磁性胶束对小鼠肝脏磁共振成像的影响。结果表明,粒径为130 nm的胶束展示出最佳的肝脏成像效果和快速的清除功能。最后考察了不同粒径的荧光标记的硅交联磁性胶束在小鼠体内的分布情况和组织毒性。结果表明,对于三种不同粒径的样品,静脉注射后主要分布在肝脏和脾脏中,只有很少一部分分布在肺中,而在心脏和肾脏中未观察到样品的存在。组织病理学分析表明,三种粒径的样品均未显示出明显毒性效应。(4)利用生物可降解的嵌段共聚物PCL-b-PAA与憎水性四氧化三铁纳米粒子之间的疏水自组装原理和后续的硅交联工艺,成功制备了一类具有多个四氧化三铁磁性粒子内核,硅交联外壳的多功能杂化胶束。利用胶束表面未被交联的羧基与聚乙二醇末端的氨基之间的酰胺化反应,成功地对胶束的表面进行了聚乙二醇(PEG)功能化,从而使得材料在生理环境下具有优异的稳定性。与此同时,利用MPTMS分子与染料分子之间的相互作用,一步法制备了具有荧光功能的纳米杂化胶束,而这种荧光嫁接方法具有简单有效,价格低廉等优点。最后,对聚乙二醇修饰的硅交联磁性荧光胶束进行了体外体内的磁共振成像表征,结果表明,尽管该类杂化胶束没有嫁接活性靶向分子,纳米粒子仍然可以通过被动靶向的方法进入到肿瘤组织。此外,该纳米粒子还有望在药物的靶向传递、基因治疗等方面具有较大的应用潜力。(5)以嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)在选择性溶剂中形成的胶束作为大孔模板,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为介孔模板,采用溶胶-凝胶工艺,成功制备了一类具有多级孔结构或空心结构的介孔硅球。研究发现,通过改变初始有机溶剂的种类和比例,我们可以合成不同形貌和大小的嵌段共聚物胶束。采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为初始溶剂时,可以得到尺寸为35 nm的嵌段共聚物胶束,进而得到具有多级孔结构的介孔硅球,其大孔孔径为30 nm,小孔孔径为2.5 nm；采用DMF/THF(v/v=1:1)作为共溶剂时,嵌段共聚物胶束的大小由原来的35 nm增加到200 nm,进一步硅化得到一类粒径在250 nm,壳厚在25 nm的空心介孔硅球。(6)以嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)为大孔模板剂,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为小孔模板剂,通过摸索合成前驱物配比与实验条件,首次成功制备了一类具有核壳双介孔结构的新型介孔材料,这类材料具有孔径可调(12.8nm-18.5 nm),壳厚可调(5 nm-60 nm)等优点；同时,憎水的纳米功能粒子(如Fe3O4)可以一步法引入到大孔孔道的内部,从而实现了双介孔氧化硅球的磁功能化。此外,开展了该类新型介孔材料在药物装载及释放方面的应用研究,结果表明：随着双介孔球壳厚的增加,药物的释放曲线呈现一定的缓释性能。