碳纳米管由于具有独特的物理、化学性能、易于在表面修饰功能分子以及容易进入细胞等独特的优点,使其在纳米生物医学领域具有广泛的应用前景,成为目前国际的研究热点。另外,多功能纳米复合体系的设计与合成在纳米医学生物领域有助于提高疾病的早期检测水平和治疗效果。因此,结合碳纳米管与多功能纳米复合体系的优点,以碳纳米管为载体。制备磁性-发光多功能复合体系,在纳米生物医学领域具有重要意义。　　 本文利用层层自组装、共价连结和原位合成等化学溶液反应法,以碳纳米管为载体,制备了多种磁性-发光复合体系,并研究其在纳米生物医学领域尤其是在共聚焦荧光显微成像和核磁共振成像中的初步应用,取得了如下主要的创新成果:　　 (1)提出了利用层层自组装和共价连结相结合制备基于碳纳米管(包括多壁和单壁碳纳米管)的磁性-发光多功能复合体系的新方法和新思路。该方法具有操纵简单、绿色环保、可重复性强、普适性广等优点。利用该方法,我们制备了如下几种基于碳纳米管的磁性-发光复合体系;多壁碳纳米管与超顺磁性四氧化三铁、半导体发光量子点的复合体系(MWNT-SPIO-QDs);单壁碳纳米管与钆螯合物、半导体发光量子点的复合体系(SWNT-Gd-QDs);单壁碳纳米管与铕、钆螯合物的复合体系(SWNT-Eu-Gd)。从而证明该方法在制备基于碳纳米管的多功能复合体系的普适性。　　 (2)提出了利用层层自组装和原位反应相结合制备基于碳纳米管的新型磁性.发光复合体系的新方法。利用该方法,我们在多壁碳纳米管表面沉积镧系掺杂稀土纳米颗粒或锰掺杂硫化锌纳米颗粒,从而获得两种新型磁性-发光复合体系(MWNT/LaF3:Eu:Gd和MWNT/ZnS:Mn)。研究表明:在这两种复合体系中,稀土离子和锰离子分别作为发光物质及顺磁性核磁共振造影剂。　　 (3)提出了多种技术,抑制发光物质与碳纳米管直接接触而导致的荧光淬灭。在MWNT-SPIO-QDs复合体系中,我们将SPIO既作为核磁共振造影剂,又作为碳纳米管与半导体发光量子点之间的隔离层,克服了相关荧光淬灭问题。在MWNT/LaF3:Eu:Gd和MWNT/ZnS:Mn复合体系中,我们在碳纳米管表面包覆二氧化硅层作为隔离层,成功抑制了发光物质的荧光淬灭。在SWNT-Gd-QDs和SWNT-Eu-Gd复合体系中,我们采用在碳纳米管表面层层自组装多层高分子电解质的方法,在碳纳米管与发光物质之间增加隔离层,避免了荧光淬灭。　　 (4)将制备的磁性-发光复合体系成功地应用于细胞双模成像,既可以用于细胞共聚焦荧光显微成像,又可以用作核磁共振成像造影剂。研究表明:基于碳纳米管的磁性-发光复合体系可以大幅度增强细胞标记效果,其中最多可提高2.5倍以上。进一步的研究表明:复合体系标记细胞效果的提高主要是由于碳纳米管能够以主动刺穿或被动胞吞的方式穿透细胞膜进入细胞,将负载在碳纳米管表面的功能物质输送到细胞内部,从而提高功能物质的作用效果。　　 5)发现了碳纳米管能够增强T2加权核磁共振信号的现象,使得带有顺磁性物质的复合体系(包括MWNT/LaF3:Eu:Gd、MWNT/ZnS:Mn、SWNT-Gd-QDs和SWNT-Eu-Gd)可以同时作为T1和T2加权核磁共振造影剂,而带有超顺磁性物质的复合体系中(MWNT-SPIO-QDs)T2加权核磁共振信号比单纯的SPIO强2.5倍以上。