二硫化钼纳米片（MoS2 NSs）具有大的比表面积、独特的光电性质、易于制备、水分散性好等优点,已广泛应用于生物医学领域。为了满足不同的应用需求,MoS2 NSs常需要进行生物功能化连接多种生物分子以制备多功能复合纳米材料。常用的生物功能化MoS2 NSs的策略分为物理吸附和配位。然而MoS2 NSs基面原子的化学惰性限制了所连接生物分子的种类和连接效率,严重影响了MoS2 NSs复合材料的传感性能、治疗效果、胶体稳定性和生物相容性等。本论文紧紧围绕MoS2 NSs缺乏高效共价生物功能化策略的难题,利用聚多巴胺的高粘附力和高化学反应活性的特性,制备了聚多巴胺功能化MoS2 NSs,实现了MoS2 NSs高效的共价生物功能化,研究了MoS2 NSs复合材料在生物传感及肿瘤治疗中的应用。主要内容包括以下三个部分:1.聚多巴胺功能化MoS2 NSs的制备及其细胞内检测caspase-3活性原位检测细胞内半胱天冬酶-3（caspase-3）的活性对于研究细胞凋亡过程以及caspase-3相关疾病的病理过程具有重要意义。由于缺少简单高效的生物功能化方法,当前所构建的caspase-3生物传感器面临着稳定性差,响应信号弱、制备过程复杂等难题。聚多巴胺（PDA）是一种具有优异的粘附特性和多种高化学反应活性基团的聚合物。PDA的功能化使得MoS2NSs共价连接生物分子的效率是配位策略的3.08倍,而且经过共价生物功能化制备的探针在复杂的生理环境中具有更好的稳定性。MoS2 NSs经PDA功能化后,进一步共价连接多肽和聚乙二醇（PEG）,构建的荧光生物传感器（MoS2@PDA-PEG/Peptide,MPPP）实现了caspase-3活性的高灵敏和高特异性检测,检测限低至0.33 ng/m L,线性范围为2-360 ng/m L,传感性能远优于当前所报道的其他caspase-3荧光生物传感器。细胞实验表明MPPP探针可以高效穿透肿瘤细胞的细胞膜,实现对凋亡细胞内caspase-3活性的高灵敏高特异性荧光成像。2.聚多巴胺功能化MoS2 NSs用于体内furin活性检测的高灵敏高特异性荧光成像弗林蛋白酶（furin）的异常表达与肿瘤的侵袭和转移密切相关,如何实现原位、实时地监测体内furin活性变化对于疾病的诊断十分重要。然而目前所构建的furin荧光生物传感器主要集中在细胞水平,依然缺少高灵敏高特异性荧光传感器用于体内成像furin活性在肿瘤部位的实时变化情况。MoS2 NSs经PDA包覆后,可以共价连接近红外荧光染料Cy7标记的furin底物肽和PEG,得到具有良好的胶体稳定性、优异的生物相容性和较大比表面积的近红外荧光探针MoS2@PDA-PEG/Peptide（MPPF）。体外研究结果表明MPPF传感器可实现furin活性的高灵敏和高特异性检测,检测限低至3.73×10-4 U/m L,线性范围为8.00×10-4-1.28×10-2U/m L,检测性能优于目前所报道的其他furin荧光生物传感器。MDA-MB-231荷瘤裸鼠尾静脉注射MPPF探针后,活体荧光成像结果表明MPPF探针大量富集在肿瘤组织,可以实现小鼠肿瘤部位furin活性的高灵敏和高特异性荧光成像。3.MoS2@PDA@Fe3+NSs用于线粒体靶向的光热-化学动力学联合抗肿瘤治疗光热治疗（PTT）和化学动力学治疗（CDT）作为非侵入式的肿瘤治疗新模式已经广泛应用于各种肿瘤治疗研究。由于线粒体对高温和活性氧都很敏感,发展靶向线粒体的PTT-CDT联合抗肿瘤试剂具有低侵入性、高选择性、低副作用和低并发症等优点,有望使治疗效果最优化。我们通过微波技术一步法制备了PDA包覆的Fe3+负载的MoS2 NSs,再共价连接线粒体靶向分子三苯基溴化磷（TPP）和PEG,制备出具有良好的生物相容性、强的近红外二区吸收性能、优异的线粒体靶向能力的复合材料MoS2@PDA@Fe3+-PEG/TPP NSs（MPFPT NSs）。体外研究结果表明MPFPT NSs具有优异的光热性能和芬顿催化性能,且光热升温可以大大促进羟基自由基的产生。细胞实验表明MPFPT NSs可以高效地靶向肿瘤细胞的线粒体,在1064nm激光照射下,MPFPT NSs表现出较强的细胞杀伤力。4T1荷瘤鼠尾静脉注射MPFPT NSs后,近红外二区的光声成像结果表明MPFPT NSs可在肿瘤部位有效富集。治疗16天后,肿瘤的抑制率高达90%,远远高于其他治疗组。以上结果表明MPFPT NSs的线粒体靶向能力可以显著提高PTT和CDT的联合抗肿瘤治疗效果。