磁性纳米粒子（magnetic nanoparticles, MNPs）具有广阔的生物医学应用前景，包括磁共振造影、细胞标记、药物/基因载体、肿瘤热疗等。磁性纳米粒子与细胞的相互作用研究是其生物医学应用的基础。近年来，关于纳米粒子的细胞内吞研究取得了许多进展。然而，纳米粒子的尺寸及表面电荷对内吞的影响尚存在广泛争议；相同的细胞对不同理化性质的纳米材料的内吞存在着差异性；不同的应用目的对纳米粒子的内吞的要求也不同；细胞对MNPs的内吞规律在体外和体内也存在较大的差异。因此，本文从以下三方面进一步研究了细胞对MNPs的内吞：ⅰ）人肺腺癌细胞SPC-A1对谷胱甘肽（氧化型谷胱甘肽，Oxidizedglutathione, GSSG）修饰的纳米磁粒MNPs-GSSG的生物相容性及内吞规律研究。研究结果表明MNPs-GSSG生物相容性好，可被SPC-A1细胞高效内吞，且在细胞内能长期滞留。SPC-A1细胞对MNPs-GSSG的内吞是需要能量的、浓度及时间依赖性的内吞。MNPs-GSSG粒子的安全性、细胞内吞的高效性、在细胞内的长期滞留以及细胞内吞量的可控性，对于磁共振造影、细胞标记以及热疗等生物医学应用都具有重要的意义。ⅱ）SPC-A1及WI-38（人胚肺细胞）对氨基硅烷（γ-氨丙基三乙氧基硅烷， γ-Aminopropyl triethoxysilane, APTES）修饰的纳米磁粒MNPs-APTES的内吞量比较研究。两种细胞对MNPs-APTES的内吞量存在巨大差异，且粒子在SPC-A1细胞中可长时间滞留。这对于癌细胞的体内磁共振造影、细胞示踪及肿瘤热疗具有重要的意义。ⅲ）SPC-A1对MNPs-GSSG，MNPs-APTES的内吞机制研究。结果表明大小相似的两种粒子的内吞机制不同，这说明表面修饰比粒径大小对内吞机制的影响要大。这提示我们可以通过改变MNPs表面修饰来改变其内吞机制以适应不同的应用目的。近年来非病毒载体由于成本低、制作方便而发展迅速，然而，如何提高非病毒基因的转染效率仍然是基因转染的瓶颈。2002年出现并发展起来的磁转染（Magnetofection）技术能够提高非病毒载体的转染效率。然而，MNPs与非病毒载体之间究竟采用何种方式构建转染载体才能有效提高非病毒载体的转染效率，并没有统一的准则和指导思想。这部分归因于磁转染的机理并不清楚，也就是说构建成的磁转染复合体各组分在细胞内的命运及在转染过程中的作用需要进一步研究、阐释。本文比较了表面不同电荷特性的的MNPs的磁转染性能，发现不论带正电性的聚乙烯亚胺（Polyethylenimine, PEI）纳米磁粒MNPs-PEI，还是带负电性的柠檬酸（citric acid, CA）纳米磁粒MNPs-CA、羧甲基葡聚糖（carboxymethyldextran, CMD）纳米磁粒MNPs-CMD，都可以和转染载体（PEI或脂质体）及pDNA（质粒DNA，plasmid DNA）靠静电自组装形成磁转染复合体（magnetofectins）。静电自组装构建的磁转染复合体能够提高PEI或脂质体的基因表达水平和/或阳性细胞表达率，且缩短了转染时间。然而，磁转染效率具有细胞系依赖性，细胞类别不同，转染效率差异较大。本文重点研究了磁转染复合体的各个组分在细胞内的途径、命运及作用。通过多种分析表征研究发现，MNPs在转染中的作用为将转染复合体拉到细胞表面，并且在进核之前与PEI/pDNA复合体分离；本文证明自由PEI而不是包覆在MNPs上的PEI对转染起到重要的作用。本文提出构建转染复合体的原则为：静电自组装的转染复合体中，MNPs与PEI/pDNA复合体之间的结合力既要足够稳定能实现磁场力对转染复合体的操纵，又要使得MNPs与PEI/pDNA复合体在细胞内容易分离。磁转染机理的阐释及载体构建原则的提出，对于MNPs的表面修饰及磁转染载体的构建具有指导意义。