纳米技术和生物医学近年来飞速发展,促进了多功能纳米生物材料在癌症诊断和治疗领域的应用，特别是推动了癌症诊断治疗一体化的发展。多功能纳米材料是指一类集多种诊断或治疗功能于一体的纳米体系，当材料应用于生物体后，通过相应的外部手段干预可激发出材料的各个功能，进而达到肿瘤组织诊断或者治疗的目的。传统策略是将具有不同功能的纳米材料复合成为一个整体的纳米体系，其中多重功能由纳米材料的不同成分实现。由于大尺寸纳米材料容易富集并长时间存留在生物体的重要器官中（特别是肝、脾等），导致生物毒性，因此设计并制备出可快速代谢的多功能纳米生物材料逐渐成为研究的热点。放射治疗和光热治疗是目前肿瘤治疗的重要手段，前者利用放疗增敏剂提高肿瘤组织中高能X射线的含量破坏组织结构进而杀死癌细胞，后者则利用光热材料在近红外光照射下对肿瘤组织的热效应达到杀死癌细胞的目的。通过将纳米技术的优点与放疗增敏剂和光热材料等的需求结合在一起，一系列新型纳米生物材料逐渐被制备并应用于肿瘤的诊断和治疗研究中。

半金属（如锑、铋等）是一类介于金属和半导体之间的物质，当这类材料的粒径降低到纳米尺度时由于量子尺寸效应会表现出独特的材料性能。其中，由于半金属铋具有高原子序数、低有效载流子质量、长费米波长和小的能带重叠，因此铋类纳米材料如硫化铋、硒化铋等被广泛的应用于肿瘤放疗和光热治疗研究以及肿瘤造影领域。然而，虽然诸多研究表明二元或者三元铋类纳米材料的治疗和造影效果都源自于铋元素，但是目前尚未有任何工作报道纯铋纳米材料是否具备肿瘤治疗和造影等效果以及能否应用于动物实验。同时，这些研究因更多的关注生物结果，忽视了从铋元素本质是半金属的角度去研究这一类材料。

研究团队近年来主要从事半金属及其化合物的制备及应用研究，可用于近红外二区激光（1064 nm）激发的光热治疗和低剂量放射治疗。经多肽修饰后的半金属铋纳米材料在细胞以及小鼠器官内中的富集含量均有所提升，并且无明显的细胞毒性和长期生物毒性。研究同样发现半金属铋纳米材料表现出优异的双模光声和CT造影能力，同时具备高效的小鼠乳腺癌肿瘤放疗和光热协同治疗能力，印证了半金属铋纳米材料的多功能特性。小半金属铋纳米材料能够快速通过肾脏等器官从小鼠体内代谢的特性表明在诊断和治疗手段介入后生物体不会因为纳米材料而产生可能的毒副作用。这些工作不仅印证了铋纳米材料本身在生物医学应用中的价值，还进一步证明了半金属元素作为新型多功能纳米材料优异特性，为纳米诊疗试剂的研究和应用提供了新的选择。