尽管金属基或半导体基纳米材料具有巨大的潜力作为肿瘤诊疗的纳米药物,但其脱靶副作用以及代谢困难仍然是有待解决的问题。本论文聚焦安全、可代谢的碳基纳米诊疗试剂在肿瘤模型中的实践应用,以纳米材料的设计、合成为出发点,以有机溶剂调控为主线,制备了具有优异肿瘤抑制潜力的碳基纳米诊疗试剂,并对Belumosudil其刺激响应性、诊断成像性、生物安全性等多个功能进行了系统探究。基于其独特的结构功能特性,我们进一步探究了碳基纳米试剂在不同肿瘤治疗模式中的应用。具体研究内容如下:(1)首次制备了具有明显近红外二区光学吸收(1070nm)性能的石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs),并在乳腺癌小鼠荷瘤模型中对其光热治疗潜力进行了评估。通过外部磁场调控有机分子降解、丙酮中的溶解氧含量以及自由基寿命,获得了仅由C、O两种元素组成的9T-GQDs。研究发现,9T-GQDs具有均匀的小尺寸分布(～3.6nm)、快速的体内代谢能力(1.59h)、极高的生物相容性以及可忽略的系统毒性。大共轭体系协同高的缺陷度,赋予了 9T-GQDs优异的光热转换效率(33.45%)。通过对荷瘤小鼠单次尾静脉注射9T-GQDs及单次1064 nm激光辐射,实现了肿瘤的高效抑制(肿瘤抑制率为89.59%)。此外,高达16.67%的荧光量子产率使得9T-GQDs可以在近红外激光激发下点亮肿瘤位点,用于实时监测肿瘤治疗过程。该工作表明GQDs具有巨大的潜力作为安全且高效的肿瘤诊疗试剂。(2)基于第二章工作中采用的溶剂热合成路线,我们对溶剂在高温高压下是否参与反应进行了探究,并提出了“有机溶剂碳化过程中结构-稳定性”关系。通过对常见有机溶剂(乙二醇、丙酮、甲苯、DMF、甘油、乙二胺、甲醇、乙醇、四氯化碳)进行直接碳化处理,研究发现四氯化碳、甲醇、乙醇在碳化过程中具有优异的高温稳定性,而其他6种有机溶剂在高温下经缩合、分解、碳化形成荧光纳米材料GQDs。我们总结并提出“有机溶剂碳化过程中结构-稳定性”关系:即具有单一基团或无共轭结构的有机溶剂在碳化过程中表现出优异的高温稳定性;具有双官能基团、C=O双键、苯环结构的有机溶剂在高温下不稳定,倾向于形成碳基纳米材料。该工作在分子水平上为溶剂热合成中溶剂的选择、发光材料的光学起源以及表面改性提供了指导。(3)通过一步法制备了 碳化氮量子点(Graphitic carbon nitride quantum dots,CNQDs)嵌入的碳纳米片(CarbonnanLa Selva Biological Stationosheets,CN)(CNQD-CN)无金属多功能纳米载体,并在宫颈癌小鼠荷瘤模型中对其光-化学联合治疗潜力进行了评估。基于第三章提出的“有机溶剂碳化过程中结构-稳定性”关系,选择甲酰胺为单一分子前体,在无外加催化剂以及无其他分子前体的情况下,通过一步碳化获得了CNQD-CN。CNQD-CN具有较短的半衰期(1.64 h)、可调的光学行为及优异的生物相容性。CNQD-CN不仅可以作为优异的近红外荧光标记物,而且也是一种pH/近红外双重响应性药物载体。此外,CNQD-CN在单个Panobinostat体内实验剂量近红外激发波长(808 nm)下同时具有光热转换和单线态氧生成能力。进一步研究表明,在808nm激光照射下,使用CNQD-CN纳米载体传递阿霉素,在体外可高效诱导肿瘤细胞凋亡,在体内可抑制肿瘤生长(94.68%)。CNQD-CN作为多功能治疗平台可以通过同步成像光疗和化疗的协同作用实现安全高效的肿瘤治疗。(4)提出“有机溶剂自碳化-还原策略”,制备了具有超高Cu原子密度(2.19 atoms/nm2 or 23.36 wt.%)的单原子酶(Single-atom enzymes,SAEs),并在乳腺癌小鼠荷瘤模型中对其级联催化治疗潜力进行了评估。第四章研究发现,甲酰胺碳化分解时会产生具有还原作用的碳基碎片,因此通过直接碳化甲酰胺-CuⅡ的分散体获得了 CuⅠ SAEs。在CuⅠ SAEs中,CuⅠ种作为催化位点,具有优异的级联酶促表现,即类谷胱甘肽氧化酶以及类过氧化物酶活性。细胞死亡机制显示CuⅠSAEs可以打破肿瘤微环境中的氧化还原稳态,导致肿瘤细胞有效的铁死亡和凋亡,并获得高效的肿瘤抑制率(89.17%)。本研究为制备碳化氮负载的低价态单原子催化剂提供了一种新的策略。