磁性氧化铁纳米粒子有着易于调节的粒径尺寸、良好的生物相容性、稳定的物理化学性质以及对磁场的良好响应性等特点,所以它在生物医学方面被认为是极有潜力的生物材料之一;它们较大的比表面积有利于用生物功能分子对其进行后续的修饰。这些经过修饰的磁性纳米粒子在磁分离、磁转染、靶向运输、生物成像和癌症治疗等方面都有成功的应用。因此,本论文利用磁性氧化铁纳米粒子的特殊性质和特点,通过研究其与细菌和细胞的相互作用,分别探究了磁性氧化铁纳米粒子在干细胞神经分化和细菌生物膜消除体系中的作用。具体研究内容如下:(1)磁性氧化铁纳米粒子在磁场的作用下对小鼠胚胎干细胞神经分化的影响。首先我们采用热分解法制备了粒径在20 nm左右的磁性氧化铁纳米粒子(MIONs),它们可以很好的分散在有机相中。随后用小分子3,4-二羟基苯基丙酸(3,4-dihydroxyhydrocinnamic,DHCA)对粒子进行转相实验,使其很好的分散在水相中。该磁性纳米粒子的尺寸较小,在粒子与细胞共培养后,可以很轻易的通过细胞的内吞作用进入细胞内部。同时,我们通过施加磁场研究了胚胎干细胞培养7天和14天后的神经分化情况。实验结果表明:在磁性氧化铁纳米粒子或磁场单独作用时,胚胎干细胞的神经分化程度没有明显的改变。但是,磁性氧化铁纳米粒子和磁场的共同作用显著促进了胚胎干细胞向神经细胞的分化,而且该促进效果不依赖促神经分化培养基。最重要的是,在三者共同作用下,胚胎干细胞的神经分化程度显著提升,成熟神经细胞标记基因的表达量提高了 60倍。该结果表明,利用磁性氧化铁纳米粒子、磁场和促神经分化培养基的协同作用可以显著促进胚胎干细胞的神经分化。(2)负载热休克蛋白抑制剂的多孔磁性氧化铁纳米粒子对生物膜的影响。我们利用多孔磁性氧化铁纳米粒子(P-MIONs)的多孔结构包载热休克蛋白抑制剂(2-苯乙炔磺酰胺,2-phenylethynesulfonamide,PES),即 P-MIONs-PES,在磁场的作用下,使P-MIONs-PES进入生物膜内部,用近红外光照射后,对生物膜细菌活性进行测定。实验结果表明:P-MIONs的光热效应使得整个生物膜体系的温度升高,同时由于PES对细菌表面热休克蛋白的抑制作用,细菌的耐热性降低。因此,与P-MIONs相比,P-MIONs-PES对生物膜中的细菌具有更好的杀灭效果。这种利用P-MIONs多孔结构的高负载能力和光热效应的方法,可以很好的用于生物膜的消除。综上所述,本论文通过磁性氧化铁纳米粒子和磁场以及促神经分化培养基协同作用显著促进了胚胎干细胞的神经分化;利用多孔磁性氧化铁纳米粒子负载热休克蛋白抑制剂,结合光热效应有效消除了生物膜。本研究成果在神经退行性疾病的治疗以及对生物膜的消除方面具有潜在的应用前景。