随着纳米科技的迅速发展,多功能纳米颗粒为生物成像、纳米药物载体、疾病治疗等临床医学应用提供了更加有效的手段。纳米颗粒在细胞内转运行为对生物安全以及高效纳米药物载体的构建非常重要,因此研究纳米颗粒穿过各种生物障碍比如细胞膜进入细胞、细胞内转运的机制以及纳米颗粒的最终归属非常关键。但是,现在对纳米颗粒从一种细胞器转运到另一种细胞器的过程了解还很欠缺,认识纳米颗粒引起的细胞内环境的变化以及纳米颗粒转运过程中伴随着的细胞作用机制仍然是很大的挑战。我们利用信号肽修饰Eu-POMs@PAA纳米颗粒并研究其在细胞内的转运行为,对细胞和纳米颗粒之间的相互作用有了新的理解。这种纳米颗粒适用于生物成像,而且在基于同步辐射的X射线高分辨成像中也有着很大的应用潜力。通过线粒体信号肽的修饰,使纳米颗粒可以轻易的穿过细胞膜,并且成功的靶向到线粒体。而经过一段时间后该纳米颗粒在溶酶体中出现的几率显著增加,因此在不同时间阶段纳米颗粒在细胞内各种细胞器中的分布是动态变化的。值得注意的是,我们的实验结果证实,随着纳米颗粒在线粒体上的积累,会对线粒体产生一定程度的损伤,因此引起了线粒体自噬的发生。通过对相关蛋白进行分析以及线粒体膜电位染色,我们得出这种现象是Parkin蛋白介导的、由纳米颗粒引起的线粒体膜电位降低导致的。这种纳米颗粒引起的细胞自噬反应反过来会影响纳米颗粒在细胞内的转运及分布,同时为纳米颗粒提供了另一种可供选择的转运途径。在我们的研究工作中发现的这类纳米颗粒和细胞内细胞器相互作用的新现象,包括纳米材料的生物学效应以及宿主细胞对纳米材料代谢过程的影响变化,有可能为发展新型纳米生物技术和纳米药物,并最终为人类健康医疗服务提供所必要的知识和手段。