随着纳米科学与技术的发展,大量的纳米材料被用到生物医药,食品,工业生产当中；它在应用中是否会对人和环境产生危害引起了人们的关注。新型的碳纳米材料-发光碳量子点(Carbon dots, CDs)具有荧光信号稳定、波长可调控、生物毒性小和生物相容性好等优势,被认为可以在生物医学领域得到广泛的应用,逐渐成为碳纳米材料的研究热点。但是,CDs的合成方法多样、结构特征不一,因此其生物效应也不尽相同。我们选取其中一种比较有代表性的简单合成的方法制备的碳量子点作为研究对象,通过对多种模式生物的效应研究其在应用中的安全性。本文以牛血清白蛋白、大肠杆菌和人支气管上皮细胞分别从分子、细菌和细胞水平上研究了CDs的生物学效应和可能产生的机制。(1)以牛血清白蛋白(Bovine serum albumin, BSA)作为蛋白质大分子模型,利用荧光光谱(FL)和同步辐射圆二色谱法(SRCD)研究了CDs与BSA的相互作用,CDs可以引起BSA荧光的静态猝灭,并且CD光谱发生变化。由此计算可知,CDs与BSA可通过非特异性的吸附形成复合物,同时导致BSA的二、三级结构发生变化。本研究成果对于深入探讨CDs的生物效应、毒理效应及其潜在应用提供新的启示。(2)以大肠杆菌(E.coli)作为微生物模型,探讨了CDs对Ecoli存活率、细胞内活性氧(ROS)含量、膜稳定性等的影响,结果表明,低浓度的CDs对大肠杆菌生长、细胞内活性氧含量和细胞膜稳定性没有显著性的影响,对细菌不具有明显的毒性效应,并讨论对其影响的可能机制,展示了CDs在E.coli上应用的可能性。(3)以人支气管上皮细胞(16HBE cell)为细胞模型,在CDs暴露的条件下通过对细胞活力,乳酸脱氢酶(LDH),活性氧(ROS),丙二醛(MDA),超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽(GSH)等重要的生物指标的测定,发现CDs对16HBE细胞有一定的毒性作用,并讨论其毒性的机制。