纳米科技自上世纪末进入飞速发展阶段,带动了材料、电子、生物医学等领域的革新,是目前科技发展的重点。例如在生物医学领域,纳米材料可用于重大疾病的早期诊断及生物体内重要活动的长时间追踪,并有望作为新型的药物载体。而随着人类和自然环境接触纳米材料的机会大大增加,纳米材料的生物效应已引起了广泛的关注。由于纳米材料相比于体相材料具有某些独特的性质,且复杂的生物体系在与纳米材料接触的过程中常表现出特殊的响应,因此需要对纳米材料与生物体系的相互作用进行深入理解,以解释及利用这些效应。迄今研究结果表明,纳米材料与生物体系的相互作用不仅与纳米材料的尺寸、表面官能团、荷电情况、修饰层结构等相关,也与生物体系的种类、结构及所处环境密切相关,但已有研究方法多局限于这些相互作用的热力学参数测定,有必要建立新的方法,从多个方面进一步对纳米材料与生物体系的相互作用进行探讨。众所周知,利用原子力显微术能够实现对力的高灵敏地测量。通过分析力—距离曲线,可以获得对相互作用的细节信息。基于此,论文采用原子力显微术研究了纳米材料与生物体系的相互作用研究,具体开展了以下工作：(1)建立了利用原子力显微术研究CdSe量子点与生物体系相互作用的方法,对于相关实验细节及数据处理方法等进行了讨论,为后续工作奠定了基础。(2)研究了CdSe/ZnS量子点与蛋白质之间的相互作用。通过共价偶联将辛胺修饰的水溶性CdSe/ZnS量子点固定在球形探针上,并将牛血清白蛋白(BSA)、免疫球蛋白(IgG)、麦胚凝集素(WGA)分别固定在单晶硅表面。通过操纵探针与表面反复接触—分离,对CdSe/ZnS量子点与上述蛋白质之间的非特异相互作用力、作用距离以及分离能等进行了测量和计算。结果表明,相关非特异相互作用的主要来源是范德华力、静电力及水合作用,且主要受到溶液中离子强度及pH的影响。所测得的非特异相互作用力、作用距离和分离能可作为研究非特异性相互作用的基础,对量子点的修饰、偶联和生物医学应用提供了重要的借鉴。(3)研究了CdSe量子点的生物合成对活酵母细胞机械性质的影响。选择处于量子点生物合成过程中关键阶段的酵母细胞,通过静电吸附将其固定在修饰有聚赖氨酸的玻片表面,利用原子力显微术测量并计算了其杨氏模量,结合细胞壁厚度的测量,并对细胞壁主要成分葡聚糖的含量进行了测定。结果表明,CdSe量子点的合成大大增加了酵母细胞的机械强度,其主要原因在于量子点的合成导致影响葡聚糖合成酶的基因表达量提高,从而细胞壁中葡聚糖含量增多及细胞壁增厚。该研究为深入理解纳米材料的生物合成对细胞的组成、结构等的作用提供了新的平台。(4)对量子点表面的官能团数目进行了定量。基于琥珀酰亚胺基团与氨基及羧基与氨基的特异反应,初步建立了基于荧光光谱及等温滴定微量热技术分别测量量子点表面氨基官能团及链霉亲和素数目的方法。