Tra i nanomateriali utili in ambito biomedico, le nanoparticelle di magnetite offrono grandi vantaggi sia in campo diagnostico che terapeutico, permettendo di combinare le loro peculiari proprietà magnetiche con le note proprietà chimico fisiche che caratterizzano le nanoparticelle. Realizzando una struttura core-shell e funzionalizzando la superficie della nanoparticella con sostanze biologicamente o farmacologicamente attive, è possibile, da un lato, conservare le proprietà superparamagnetiche del nucleo e, dall'altro, ottenere nanosistemi multifunzionali più selettivi e/o efficaci nei confronti dei target biologici prescelti. Lo scopo di questa tesi ha riguardato, quindi, la progettazione e la realizzazione di nanosistemi basati su nanoparticelle core-shell costituite da Fe3O4@Cu@Au o Fe3O4@SiO2 utilizzabili per diverse applicazioni biomediche. La sintesi delle nanoparticelle è stata effettuata utilizzando reagenti biocompatibili mentre una approfondita caratterizzazione chimico-fisica dei nanosistemi è stata ottenuta tramite l'analisi con differenti tecniche microscopiche e spettroscopiche. Attraverso esperimenti biologici in vitro, è stata valutata l' efficacia terapeutica e/o l' internalizzazione in cellule immunitarie di nanosistemi opportunamente funzionalizzati con farmaci chemioterapici, macromolecole biologiche o metaboliti secondari con attivià antibiotica. Infine, nanoparticelle funzionalizzate con specifici anticorpi sono state utilizzate per lo sviluppo di strumenti diagnostici per la rivelazione di neurotrasmettitori in vitro.