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碳纳米材料的毒性效应日益受到广泛关注。在本研究中,利用不同实验方法和设计多种反应条件(温度,时间和离子强度等),来检测富勒烯(C60)以及C60/Cu2+在避光条件下对质粒DNA构象的影响；并且以mRNA的reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)为体外实验模型,研究C60对RT反应的影响,借以评估碳纳米材料的生物毒性,并阐明C60与生物大分子相互作用关系及其毒性作用的分子机制。C60对DNA构象影响的实验结果显示在非光催化条件下,C60可显著诱导DNA构象从超螺旋DNA转变成开环DNA或线性DNA,并且这种效应随C60浓度的增加,反应温度的升高以及时间的延长而增强；为了研究C60剪切DNA的作用机制,我们通过检测活性氧物质(reactive oxygen species, ROS)捕获剂对C60剪切DNA作用的影响,来探讨这种剪切效应是否与ROS相关,实验结果显示单线态氧(1O2)的捕获剂均能有效消除C60对DNA的剪切作用,同时我们利用商品化试剂盒检测反应体系中1O2的生成情况,实验结果显示二甲基-4-亚硝基苯胺(N, N-Dimethyl-p-nitrosoaniline, RNO)吸光值随C60浓度的升高,温度的升高以及时间的延长显著下降；为了研究C60剪切DNA的作用是否具有位点特异性,我们利用不同限制性内切酶酶切C60处理后的线性DNA,实验结果显示线性DNA不能被多种限制性内切酶酶切成两个不同长度的DNA片段,另外,为了深入探讨C60剪切DNA的作用机制是否与水解相关,我们利用T4DNA连接酶连接C60处理后的断裂DNA,发现断裂DNA不能被T4DNA连接酶连接成超螺旋DNA,但是我们发现有部分线性DNA被连接成开环DNA；最后,为了研究C60与DNA之间的相互作用关系,我们利用荧光定量PCR熔解曲线分析C60对PCR产物Tm值的影响,以及利用UV-Vis分光光度计检测C60对DNA UV-Vis吸收谱的影响,实验结果显示C60可显著降低DNA的Tm值,并且可促使DNA UV-Vis吸收谱发生红移现象。上述研究结果表明在非光催化条件下,C60可诱导DNA构象的改变,并且这种效应与C60浓度,反应温度和时间密切相关；并且C60可与DNA相互作用,改变DNA构象稳定性；溶液中102的生成是C60诱导DNA断裂的主要原因,并且这种剪切作用没有位点特异性。为了探讨金属离子与C60复合效应对生物大分子的毒性效应,我们研究了多种金属离子和C60复合效应对DNA构象的影响,实验结果显示在非光催化条件下,C60/Mg2+, C60/Mn2+, C60/Ca2+和C60/Zn2+对质粒DNA构象没有明显影响,C60/Cu2+可显著诱导DNA构象从超螺旋DNA转变成开环DNA,并且C60/Fe3+可诱导DNA完全降解。通过检测不同浓度Cu2+和C60复合效应对DNA构象的影响,我们发现在非光催化条件下,C60/Cu2+对DNA的剪切效应随C60和Cu2+的浓度升高而增强。为了进一步研究C60/Cu2+诱导DNA断裂的作用机制,我们利用T4DNA连接酶连接C60/Cu2+反应后的断裂DNA,同时检测不同ROS捕获剂对C60/Cu2+剪切DNA作用的影响,实验结果显示断裂DNA被T4DNA连接酶连接成没有缺口的开环DNA,并且不同的ROS捕获剂均不能有效消除C60对DNA的剪切作用。上述研究结果表明在非光催化条件下,C60/Cu2+的复合效应可有效诱导DNA断裂,并且这种效应与C60和Cu2+的浓度密切相关。C60对RT反应影响的实验结果显示C60均可显著抑制RT反应,并且这种效应与C60浓度密切相关；增加逆转录酶的酶量可以有效逆转C60对RT的抑制作用；RNA与C60在37℃避光孵育12h后,C60可显著降解28S rRNA,并且具有浓度依赖性。上述研究结果表明C60不仅可抑制M-MLV逆转录酶活性,而且对RNA也具有一定的损伤作用。