介孔二氧化硅材料具有大比表面积、高孔容、均匀可调的孔径、无毒性、易修饰的表面和良好的生物相容性等独特的组织和结构性能，因此在传感器、催化剂、生物医学、激光、甚至环境应用等领域都存在广阔的应用空间。尤其在生物医学领域的应用，近年来研究日益增多，主要包括药物缓释、生物成像、光热治疗和动力学治疗。然而，随着药理、病理和诊疗手段的日益改进，对材料的结构、功能、尺寸和组成的要求也越来越高，单一功能的纯介孔二氧化硅材料已经不能满足科研和应用的要求。因此，功能化的介孔二氧化硅复合材料应运而生，并得到了广泛的研究。本论文正是针对这一方向，设计合成了多种不同组成和结构的光和/或磁功能化的介孔二氧化硅复合材料，并初步研究了复合材料在药物缓释领域的应用。其中，磁性材料选取铁的氧化物纳米粒子，因为它们不但经济实惠、制备方法简单，而且具有良好的生物相容性和极强的磁性。荧光材料选取拥有尖锐发射光谱、大斯托克斯位移、长荧光寿命、高化学/光化学稳定性、低毒性和低光致漂白效率的稀土荧光粉。制备的光和/或磁功能化复合材料利用嵌入结构和核壳结构两种形式组装而成。嵌入结构即在介孔二氧化硅材料的介孔孔道或基质中嵌入非常微小的磁性/荧光纳米晶；核壳结构是指以磁性/荧光纳米粒子为核在其表面包覆介孔二氧化硅层。本论文分别利用这两种结构制备了多种光和/或磁功能化的介孔二氧化硅复合材料，并采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、N₂吸附/脱附测试、激发与发射光谱和超导量子干涉仪等表征手段对材料的结构和功能进行表征。此外，我们将制备的复合材料用作药物缓释载体，并利用紫外可见吸收光谱和共聚焦激光扫描显微镜检测载药体系在体外和细胞内的药物缓释性能，以确定其在该领域的应用前景。因此，本论文主要包括以下五方面内容：首先，采用简单的溶剂热法合成新型纤维状介孔二氧化硅微米粒子（FMSMs）。FMSMs具有迷人的纤维状形貌，且孔径分布沿着粒径方向逐渐增大。值得注意的是，从微粒中心到表面逐渐增大的介孔孔道提供了易于触及的高表面积。这一特征对质量传输非常重要，因为增大的介孔孔口利于药物分子抵达孔道内部的活性位点，意味着纤维状介孔二氧化硅微球利于药物分子的担载。因此，对于这种新型介孔二氧化硅材料，我们将着重研究其尺寸和孔径对药物缓释性能的影响。再以FMSMs为基础，利用嵌入结构，设计制备了一种磁功能化的纤维状介孔二氧化硅复合材料（Fe₃O₄/FMSMs）。材料的合成方法简单、经济而且可以大规模生产。Fe₃O₄/FMSMs复合材料保持了纯介孔二氧化硅材料迷人的纤维状结构，具有更小粒径（约300nm）的同时保持了较高的比表面积，因此更利于生物应用。为了评估该复合材料作为医药材料应用的潜力，一方面采用MTT分析检测了Fe₃O₄/FMSMs在人体宫颈癌细胞中的毒性和生物相容性。另一方面以阿霉素作为药物模型，利用共聚焦激光扫描显微镜研究了Fe₃O₄/FMSMs作为载药体系在人体细胞内的药物缓释性质。此外，利用核壳结构，制备了另一种磁功能化介孔二氧化硅复合材料，表示为Fe₃O₄@mSiO₂。然后，分别利用嵌入结构和核壳结构制备了MCM-48@YVO₄:Eu和Gd₂O₃:Eu@mSiO₂两种稀土荧光功能化的介孔复合材料。并选择不同的药物分子研究复合材料在模拟体液中的药物缓释性能。此外，两种复合材料在紫外光激发下均发射Eu3+独特的红色荧光。值得注意的是，载药系统中Eu3+的荧光强度随着药物分子累计释放量的增加而增强。因此可以通过检测缓释进程中荧光强度的变化来识别、追踪和检测载药系统药物释放量的多少，促使稀土荧光功能化的载药系统应用前景更为广阔。最后，结合嵌入结构和核壳结构设计合成一种光磁双功能复合材料，表示为Fe₃O₄@mSiO₂@NaYF₄:Yb,Er/Tm。复合材料具有极高的磁性能，磁饱合强度高达38.0emu/g。利用红外光激发的NaYF₄:Yb,Er （或Tm）上转换纳米晶作为荧光材料，一方面可以避免下转换荧光粉使用的紫外激发光对生物体的伤害；另一方面避免了生物体自荧光等现象对检测背景的影响，提高信噪比。此外，对复合材料在缓释领域的应用及在生物体液环境中的稳定性进行了详细检测。总之，研究结果表明上述光和/或磁功能化复合材料在结构上分别实现了嵌入结构、核壳结构以及两种结构的结合；功能上完成了光和/或磁功能与介孔材料的复合；且在药物缓释领域展示了持续缓慢的释放性能和良好的生物相容性。因此，本论文的成果有助于解决复合材料结构和功能设计的难题。