为了将纳米材料应用到生物医学中,系统深入的理解纳米材料与生物体系之间的各种相互作用是一个具有根本性的大课题。本论文工作以荧光量子点为纳米颗粒代表,利用量子点的优良荧光性质,集中研究了纳米材料与生物体系相互作用中的以下三个关键问题:第一,研究了单分散量子点在活细胞质中的生物传递过程。开发基于链球菌溶血素“O”（Streptolysin O,SLO）活细胞膜穿孔的量子点递送技术,成功将单分散量子点递送进入多种活细胞（包括多种常见癌细胞系和一种干细胞）。进而首次发现,在将该单分散量子点在活细胞质中培养数小时后,绝大多数单量子点被动力蛋白分子（dynein）捕获,都沿着细胞微管做定向运动,最终被运送到细胞核外的微观组织中心（microtubule-organizing center,MTOC）。该现象在所实验的所有种类细胞中都发生,因此是一种活细胞质这种生物体系对量子点这种外源物质进行反应的普遍现象。我们随后又利用SLO递送的单分散量子点对活细胞内动力蛋白分子（dynein）的运动进行了追踪分析。第二,考察了在水中加入小比例有机溶剂（助溶剂）这个简易操作对细胞穿膜肽Tat多肽交联的水溶性量子点在亚细胞层次传递性能的影响。实验结果表明,小比例有机溶剂（如1%DMSO）可显著增强Tat多肽交联的水溶性量子点跨越细胞膜和从细胞内囊泡中逃逸的能力。囊泡逃逸是纳米结构生物递送的一个普遍瓶颈屏障,具有特别的重要性。因此,我们对于囊泡逃逸除了用常规的荧光共定位研究外,还采用了新出现的一种生物物理定量分析手段（对相关函数分析,Pair-correlation function）对该关键屏障的穿越过程进行研究。该工作是首次报道小比例有机溶剂可显著提高囊泡逃逸,提出了一种简易的增强细胞内靶向递送的方法。第三,开发了利用界面不稳定过程（the interfacial instability process）来将纳米颗粒和蛋白质共组装制备复合超颗粒的技术。纳米颗粒-蛋白质复合超颗粒是一类近年来新出现的纳米生物材料。本工作集中研究其生产制备过程,我们首次将界面不稳定过程引入这类纳米生物材料的制备,实现了（1）可直接采用疏水性纳米颗粒作为原材料,简化制备过程;（2）将界面不稳定过程与电喷过程相结合,可进行半连续和规模化生产;（3）解决传统界面不稳定过程中纳米颗粒包裹控制较差、组装体大小不易控制的问题。