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水滑石(LDHs)作为一类典型的二维层状材料,由于其具有层板元素可调性、层间阴离子可交换性、层板可剥层等特点,近年来被广泛应用于药物缓释、基因运输以及生物成像等领域,成为生物医学材料研究极具发展潜力的药物载体之一。本论文以LDHs为主体,通过改变LDHs主体层板元素、调控主客体之间的相互作用,制备了一系列新型生物医学诊疗材料。采用实验方法与理论计算相结合的手段,深入探索与揭示了此类功能材料的结构与性能之间的构效关系,实现了生物成像和肿瘤治疗一体化的LDHs基复合材料的可控制备及性能调控；并且进一步研究了此类层状材料的协同效应及性能强化的关键科学问题。本论文具体的研究内容如下：1.LDHs插层材料在荧光成像与化学治疗方面的研究采用插层组装方法,将抗癌药物阿霉素(DOX)和靶向分子叶酸(FA)共同插层到LDHs层间,制备得到超分子层状材料DOX-FA/LDHs。XRD、IR证明客体分子DOX与FA共存于LDHs层间；该材料呈现规则的片状形貌,颗粒尺寸为～171 nm。采用癌症细胞HepG2以及正常肝细胞L02进行体外实验,实验结果显示DOX-FA/LDHs复合物具有良好的荧光成像性质,并且具有较高的细胞摄取量。由于HepG2细胞具有过度表达的FA受体,因此DOX-FA/LDHs对HepG2细胞显示了靶向识别能力,而对正常细胞不响应。DOX-FA/LDHs对癌细胞HepG2具有很强的抑制作用(IC50=7.14 μg/mL),而对正常细胞L02的细胞毒性较小(IC50=22.81 μg/mL),表现了良好的生物相容性和较高的药效。2. LDHs插层材料在双模成像与化学治疗方面的研究采用共插层的方法将抗癌药物DOX与叶酸靶向分子FA共同插层到了Gd3+掺杂的LDHs层间,然后在层板上通过化学吸附负载FITC荧光探针,成功制备了FITC/FA-DOX/Gd-LDHs层状材料。该材料表现出均一的形貌、良好的稳定性,颗粒尺寸为～178 nm。此外,层板掺杂的Gd3+元素以及层板吸附的FITC分子,使得复合材料同时具备优异的荧光成像与核磁共振成像的性质；该材料的弛豫效率(r1=6.23 mM-1s-1),高于目前商用临床造影剂的弛豫效率(r1=4.1 mM-1s-1),具有潜在的应用前景。体外实验证明FITC/FA-DOX/Gd-LDHs样品具有良好的细胞成像效果以及显著提高的靶向摄取能力,对癌细胞KB产生很强的抑制作用。3. LDHs插层材料在双模成像与光热光动力协同治疗方面的研究采用共插层方法将光敏剂酞菁锌(ZnPc)、光热试剂吲哚菁绿(ICG)与叶酸FA共插层进入Gd3+掺杂的LDHs层间,成功制备了ZnPc-ICG-FA/Gd-LDHs层状复合材料,实现了双模成像与靶向协同治疗。制备的复合材料ZnPc-ICG-FA/Gd-LDHs不仅具有优异的荧光成像能力,其层板掺杂的Gd3+元素具有核磁成像能力,因此实现了双模成像。该复合材料的弛豫效率(r1=9.13 mM-1s-1)显著高于临床成像剂的弛豫效率(r1=4.1mM-1s-1),具有潜在的应用价值。更为重要的是,基于上转换能量机理,在近红外光(808 nm)的照射下,ICG被激发后将光能转化为热能,起到了光热治疗的效果；ICG被激发后产生的能量部分传递给ZnPc,造成ZnPc的间接激发和产生单线态氧’02,达到了光动力治疗的效果,因此实现了协同治疗。综上所述,本论文通过插层组装方法构筑了基于LDHs的新型层状材料,在生物成像与癌症治疗一体化研究领域具有潜在的应用价值。