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近年来，基于纳米生物材料的肿瘤细胞及活体病灶组织靶向成像技术研究引起了广泛的关注，相关信噪比高、生物相容性好、光(磁)学性能优良的功能纳米探针可应用于无创、定量、实时、可视化观察活体内的生命活动。鉴于此，我们从生物医学领域有应用前景的纳米生物材料入手，运用超分子自组装技术构筑新型功能分子识别界面，采取优势互补策略构建了高灵敏、智能化的生物分子/细胞/活体实时动态分析与多维成像新技术和无创疾病分子诊断新方法，以实现相关肿瘤及其标志物的特异性识别、标记、快速检测，克服常规检测方法不足之处，建立和发展了恶性肿瘤高灵敏快速诊断的生物医学传感与成像系统；同时，通过构筑基于纳米生物探针的新型仿生生物界面，创造出可控的、敏感的仿生生物分子识别层，设计并制备了对癌细胞具有特殊的亲和力且毒性较低的新型纳米结构探针，作为肿瘤早期诊治的靶向标记，有效地识别并抑制了恶性肿瘤和相关致病微生物及其多药耐药性。进一步地，我们发现并提出了通过让肿瘤细胞生物合成荧光纳米簇标记来替代注射荧光纳米颗粒的全新策略，研究设计了原位生长并且集在体或离体肿瘤靶向成像等生物相容性优良的多功能纳米簇生物探针，建立了肿瘤多模式精准靶向标记成像与高灵敏诊断新方法，为肿瘤等重大疾病的早期检测及精确定位等临床应用提供了新思路。