类石墨烯二维材料（2D-GAs，比如过渡金属硫化物纳米片、g-C3N4、Bi2Se3和黑磷等）由于其独特的成分、结构、理化性质和良好的生物相容性，在生物医学领域展现出前所未有的优势。2D-GAs的制备、表面功能化以及在纳米生物医学领域的应用是目前的研究热点，引起了材料、化学、物理、生物、医学等各个领域科学家的广泛兴趣。　　本文对三种2D-GAs（Bi2Se3、MoS2和黑磷）分别进行了表面非共价功能化，探索了这三种2D-GAs在纳米生物医学中的应用。本文主要研究了以下几方面的内容:　　一.探索了2D-硒化铋的表面功能化及其用于阻止Aβ1-42聚集。制备了血红素稳定的少层硒化铋(Bi2Se3)，通过分步离心得到不同尺寸和厚度的少层Bi2Se3，并探索了其对Aβ1-42纤维化的抑制作用。通过荧光光谱证明越小越薄（3±1 nm）的Bi2Se3纳米片展现出更高的Aβ1-42纤维化抑制效率，TEM、AFM和DLS结果进一步证实了Bi2Se3纳米片能够抑制Aβ1-42纤维化。用CD、CV、电化学阻抗和微天平系统地探索了少层Bi2Se3与Aβ1-42单体之间的相互作用，结果表明少层Bi2Se3能抑制Aβ1-42纤维化是由于少层Bi2Se3对Aβ1-42单体强的吸附作用。体外细胞实验证明少层Bi2Se3能够将Aβ1-42聚集诱导的神经细胞毒性从22％降低到7％，同时还能降低Aβ1-42聚集诱导的类过氧化物酶活性。因此，少层Bi2Se3对老年痴呆症的治疗具有一定的应用前景;　　二.探索了2D-MoS2的表面功能化及其用于电化学细胞生物传感器的构建。首先，利用叶酸(FA)作为表面稳定剂在溶液中制备了FA功能化的少层MoS2(MoS2/FA)。随后制备了MoS2/FA修饰的金电极，并且利用MoS2/FA修饰的金电极识别和固定富含叶酸受体的癌细胞后引起阻抗的变化来检测HeLa细胞。实验结果表明，MoS2/FA修饰的金电极能够非常灵敏的识别癌细胞，检测线性范围为1-105 cellmL-1，检测限低至1 cell mL-1，该电极还可以识别其他富含叶酸受体的癌细胞，如MCF-7、MG-60、SMMC-7721等。同时该生物传感器对富含叶酸受体的HeLa细胞具有较好的选择性。还制备了FA稳定的其它2D材料(WS2/FA、石墨烯/FA和Bi2Se3/FA），发现其识别癌细胞的效果依次是MoS2/FA、WS2/FA、石墨烯/FA和Bi2Se3/FA，证明MoS2/FA能高灵敏度识别癌细胞是由于其适中的导电性。MoS2/FA修饰的金电极也被成功用于临床样品的检测，可选择性识别癌症患者样本;　　三.以氧化石墨烯为稳定剂制备了氧化石墨烯和其他2D-GAs的复合材料，并探索了其在类过氧化物酶和葡萄糖传感器领域的应用。石墨烯和其它2D-GAs的复合材料目前主要采用化学气相沉积法制备，产量低，价格昂贵，不适用于溶液体系中的应用。首先，本文以氧化石墨烯(GO)和MoS2体材料作为原料，利用溶液液相剥离的方法制备了GO稳定的少层MoS2(MoS2/GO)。通过控制GO尺寸的大小调节MoS2/GO的结构，采用UV-vis，DLS，SEM，TEM和AFM对分步离心后所制备的不同尺寸的MoS2/GO进行了表征。结果表明，GO能够像表面活性剂一样粘附在少层MoS2的表面形成稳定的MoS2/GO复合材料。利用这种方法本文也成功制备了GO与其它2D-GAs的复合材料。其次，本文报道了MoS2/GO复合材料本身具有类过氧化物酶活性，其类过氧化物酶活性比传统辣根过氧化物酶(HRP)的米氏常数低4.35倍，而最大反应速率确是HRP的3.34倍。采用电化学方法探索了高类过氧化物酶活性的机理，证明高的催化活性主要是由于MoS2/GO表面电子的快速转移以及两者之间的协同作用。再次，探索了可见光和近红外光对MoS2/GO的类过氧化物酶活性的影响，结果表明，可见光和近红外光都能增强MoS2/GO的类过氧化物酶。基于MoS2/GO复合材料的高类过氧化物酶活性，本文构建了过氧化氢传感器。在可见光的作用下，传感器的检测限能够从10nM降低至2.5 nM。最后，本文还检测了血清中的血糖，MoS2/GO复合材料在血糖检测中展现出很高的灵敏度和选择性，而且可见光能够将血糖的检测限从0.83μM降低到65 nM。因此，MoS2/GO复合材料在血糖检测领域具有广阔的应用前景;　　四.探索了二维材料黑磷烯(BP)的不稳定性在构建高效癌症标记物生物传感器中的应用。本文中，利用负载的纳米金粒子的黑磷烯(BP-Au)的高效还原黄色的4-硝基酚(4-NP)成无色的4-氨基酚(4-AP)的性能可以比色法识别癌症生物标记物。首先将BP和纳米金前体通过简单混合很容易制备BP-Au，BP能够充当还原剂和稳定剂。BP-Au在催化4-NP还原的反应中展现出高效的催化性能(K=1120 s-1 g-1)和低的活化能(Ea=17.53 kJ mol-1)，主要归因为BP和纳米金粒子之间的协同作用和半导体材料BP表面丰富的电子。其次，当把癌胚抗原(CEA)抗体吸附在BP-Au表面后，催化4-NP的反应被抑制，加入肿瘤标记物CEA后，CEA与抗体结合，抗原抗体复合物从材料表面脱附下来，催化4-NP的反应得以恢复，利用比色法检测4-NP的浓度改变，从而间接计算血清中CEA的浓度。基于以上原理构建的CEA生物传感器具有较宽的检测线性范围（1 pg mL-1到10μg mL-1）和较高的灵敏度（0.20 pg mL-1，信噪比为3）。最后，将这种生物传感器用于临床癌症患者血清样品的检测，与酶联免疫吸附实验(ELISA)的结果一致。重要的是我们通过电化学阻抗谱，BCA蛋白试验和微天平的方法证实了提出的检测机理。