在生物技术领域,磁性纳米粒子适合作为磁共振成像造影剂、药物释放与运输的大循环载体；也可以用纳米颗粒在细胞系统中模拟生物大分子,进而探寻一些生物原理的的机制,以及完善相关操控过程的生物组分的化学意义。对于纳米颗粒进入细胞的研究,包括入胞方式,毒性和代谢等,是纳米医学研究的一个重要方面。目前,磁性纳米颗粒与细胞相互作用的研究可以为肿瘤热疗技术提供理论上的支持。与此同时,细胞力学也是当今生物力学领域中一个蓬勃发展的前沿课题,是组织工程学和细胞工程学的研究基础。对细胞进行外力刺激,研究其如何作出响应以及在形态和力学性质上的变化,对实现细胞操控,研究药物作用以及细胞生物学基本问题也具有重要意义。　　 在本论文中,我们研究了Fe3O4磁性纳米颗粒与3T3成纤维细胞的相互作用。通过光学显微镜我们观察到纳米颗粒在细胞中的分布情况,纳米颗粒进入细胞后早期分布在细胞边缘,随时间增长迁移至细胞核周围；通过扫描电子显微镜我们观察到细胞在胞吞纳米颗粒后,其形貌发生变化,在胞吞前,细胞表面光滑平坦,而在胞吞后,细胞膜表面出现明显的凹陷；进一步,我们通过原子力显微镜以及共聚焦显微镜原位观察了纳米颗粒作用于细胞后,体系的动态变化过程,发现成纤维细胞在30min内就对纳米颗粒发生胞吞,细胞表面出现凹陷和突起,颗粒在细胞内从边缘向近核区域运动或者限制在一定区域内运动。我们在纳米颗粒作用细胞不同时间后,测试了细胞力学性质的变化,发现在胞吞纳米颗粒后,细胞弹性模量明显提高,而更长的作用时间并没有引起细胞弹性模量的再增加,说明胞吞速度在短时间内就已经达到平衡。研究结果与我们推测的Fe3O4纳米颗粒主要是通过网格蛋白依赖途径和大胞饮作用进入细胞,然后在胞内进行运输的这一观点相符。　　 在本论文中,我们还研究了细胞对外力刺激的响应。采用原子力显微镜我们实时观察到了在一定的外力作用下,细胞会形成一定程度的缺损,而当外力撤除后,细胞能在较短时间内自动完全愈合。比较了有血清和无血清培养基对细胞愈合的不同影响,并且发现胰岛素对细胞受损后的愈合起促进作用。通过进一步研究外力刺激后的细胞在愈合前后以及愈合过程中的力学性质,发现新愈合的细胞缺损区域的弹性模量高于受刺激前的水平,并随时间继续增大,达到一个相对稳定的平台后开始降低,最后恢复到受外力刺激前的水平。由此我们推论细胞在愈合的过程中发生了剧烈的肌动蛋白组装和迁移,胰岛素在此过程中起了重要作用,它不仅有助于提供ATP能量,而且通过激活P13激酶促进细胞骨架运动。　　 本论文充分体现了原子力显微镜在细胞相关研究领域的优势,它不仅能原位实时地观察体系在外界因素作用下的动态变化过程,而且可以同时定量地研究细胞的力学性质,是细胞相关领域的一个重要研究手段。