本课题主要研究了银纳米颗粒、量子点和多壁碳纳米管这三种纳米材料的体内生物学分布、毒性及与蛋白质分子的相互作用等生物学效应。本文的研究内容主要包括三个方面：一、纳米银在实验鱼体内的生物学分布。利用原子吸收法分析纳米银在日本青鳉和中国稀有鮈鲫体内的分布，初步讨论了纳米银的毒性：二、量子点在小鼠体内的分布、毒性以及与蛋白质分子的相互作用。利用荧光光谱法对量子点在小鼠肝脏、肾脏、脾脏、肺脏和心脏中的分布情况进行了分析，探讨了量子点对这几种组织的毒性作用；三、功能化碳纳米管与蛋白质分子的相互作用。利用光谱学的分析方法比较不同表面修饰的多壁碳纳米管与多种蛋白质分子之间的相互作用。实验中所采用的多壁碳纳米管分别由羧基、带有F-moc的酪氨酸、异丁胺修饰，以未修饰碳纳米管为对照(分别以MWNT-COOH、MWNT-Tyr、MWNT-iBA和p-MWNT表示)。利用bradford方法和HPLC研究了每种多壁碳纳米管对各种蛋白质的吸附能力，利用稳态荧光光谱法、时间分辨荧光光谱法以及圆二色谱法研究了每种碳纳米管对各种蛋白质荧光性质和结构的影响。第一部分主要研究了纳米银在实验鱼体内的生物学分布。结果表明，纳米银可以在实验鱼体内的多个组织中积累，在较低浓度下(10μg／L)，纳米银不会在肝脏中蓄积，也不会引起肝脏响应；而在较高浓度(100μg／L)下，纳米银在肝脏和脑中有明显的蓄积。纳米银可以很容易地穿过血脑屏障，长期暴露可能引起脑组织的损伤：在10mg／L的高剂量下，纳米银对鱼卵的孵化没有影响。实验结果显示纳米银对鱼类没有中短期毒性，而长期暴露是否会引起毒性效应还需要进一步的研究。第二部分研究了量子点在小鼠体内的分布、毒性以及与蛋白质分子的相互作用。结果表明量子点在肝脏中含量最高，肾脏次之，心脏、脾脏和肺脏中的含量较低。实验组小鼠尾静脉注射量子点2h后，肝脏中量子点含量达最大值，2h后含量呈下降趋势。6h后，肝脏受到比较严重的损坏。本实验表明量子点在血液中可以稳定地存在，而在除心脏以外的组织匀浆中均会出现荧光衰减的现象，量子点在小鼠组织中发生了改变，这可能是量子点在组织中产生毒性的原因。另外的结果显示：量子点与蛋白质分子之间存在着不可逆的结合作用，使蛋白质的荧光发生猝灭，并使其二级结构改变。量子点与蛋白质分子的这种作用可能会引起体内毒性。第三部分主要研究了功能化碳纳米管与蛋白质分子的相互作用。实验表明羧基化和酪氨酸化的多壁碳纳米管对大部分蛋白质表现出最强的蛋白吸附能力。不同化学修饰的碳纳米管对蛋白质分子自身荧光猝灭的影响强度顺序为MWNT-COOH＞MWNT-Tyr＞MWNT-iBA＞p-MWNT。实验表明，功能化碳纳米管能够与蛋白质分子形成稳定的复合物而导致蛋白质分子自身荧光的静态猝灭。圆二色谱的光谱结果显示，将碳纳米管加入蛋白质溶液后能够引起蛋白质分子二级结构的轻微改变，其中羧基化碳纳米管的影响最为明显，其他碳纳米管的影响相对较弱。功能化多壁碳纳米管与蛋白质分子的作用机制包括静电作用、π-π作用、疏水作用以及氢键作用等。从实验结果可以看出，在这几种作用中，静电作用力是最强的作用。功能化碳纳米管与蛋白质分子的这种作用以及对蛋白质分子二级结构的轻度干扰，使蛋白质分子发生了部分变化但并未使其完全变性。在生物体中，这种蛋白质分子不能够被识别为变性蛋白质而除去，蛋白质结构的变化有可能引发错误的细胞应答而导致毒性。总体上，本工作首先从生态的角度研究了已经大量应用的银纳米颗粒的毒性，发现在较高剂量和较短时间内，纳米银对鱼类无显著毒性表现；然后，从生物体的角度研究了具有应用前景的量子点在小鼠体内的毒性，并初步研究了量子点与生物分子(蛋白质分子)的相互作用，发现量子点在生物体内具有较大的毒性，能与蛋白质分子发生不可逆的结合，改变了蛋白质分子的天然构象；最后，从生物分子的角度研究了具有药物载体应用前景的多壁碳纳米管与蛋白质分子的相互作用，发现多壁碳纳米管的生物活性与其表面的化学修饰有关，其与蛋白质分子的相互作用具有一定的选择性。