纳米材料家族随着纳米技术的不断进步而蓬勃发展，其在多个学科领域展现出诸多独特的功能而受到越来越多的关注。作为纳米材料家族的重要成员，无机纳米材料在生物体内所拥有的各种性质已经得到广泛的研究。相对于有机纳米材料而言，无机纳米材料具有结构简单、均一性好、合成容易、性质稳定等优势。而且，无机纳米材料所属的元素通常为细胞内天然存在，其在与细胞的相互作用之中表现出良好的生物相容性。因此，无机纳米材料更适合应用于生命科学的研究之中。　　 无机纳米材料富勒烯能够有效降低药物的副作用，实现对细胞和生命有机体的保护。但是，其在细胞内降低药物分子副作用的机制尚不清楚。因此，我们基于富勒烯对细胞的保护效应设计了富勒烯-地塞米松复合物，并围绕该复合物在细胞中对细胞生理代谢的影响进行了一系列探讨，并得出结论认为富勒烯在复合物分子中具有空间位阻效应，能够对糖皮质激素与细胞内相关受体分子的结合进行有效阻遏，从而抑制糖皮质激素类药物通过激活细胞凋亡信号转导通路所产生的副作用（第二章）。此研究从细胞内信号转导通路的层面阐述了无机纳米颗粒基于其形态的原因而具有的抑制效应，建立了无机纳米材料在细胞内的受体-配体结合阻遏模型，也对糖皮质激素类药物诱导细胞凋亡的效应进行了探索。　　 无机纳米材料在体外具有类似生物酶的活性，能够催化相关反应的进行。目前，磁性纳米材料四氧化三铁在体外所具有的过氧化物酶活性已经得到了业界的公认，相关催化机理和应用方面的研究已经成为纳米生物学领域的热门。但是，对四氧化三铁在细胞内过氧化物酶催化活性的研究一直处于空白。我们合成了单一粒径的四氧化三铁纳米颗粒，并与细胞进行共孵育。结果显示一定浓度的四氧化三铁纳米颗粒在细胞内仍然具有明显的过氧化物酶催化活性，能够有效清除细胞代谢产生的过氧化物，从而对非正常生理状态下的细胞进行有效的保护。在此基础上，我们考察了四氧化三铁纳米颗粒对神经退行性疾病细胞模型的保护功能。在模型细胞内，细胞代谢产生的过氧化氢分子能够被四氧化三铁纳米颗粒高效清除，且这种清除效应能够较长时间存在于模型细胞内。因此，模型细胞的凋亡受到抑制，细胞代谢趋于稳定。该研究的意义在于延伸了生物体内“酶”的概念，并对无机纳米材料模拟酶在细胞内的酶活性进行了描述和探讨。同时，对磁性纳米材料在治疗神经退行性病变方面所具有的潜在效应进行了初步研究（第三章）。　　 无机纳米材料对环境和生命有机体的安全性是一个必须高度关注的问题。目前已知纳米材料可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体。我们通过动物实验表明，一定剂量的氧化石墨烯可以通过呼吸作用聚集在肺内，引起急性和慢性的呼吸毒性。而经过氧化石墨烯长时间诱导的肺部组织会出现纤维化，表现出明显的病变特征。因此，以氧化石墨烯为代表的无机纳米颗粒对人体具有潜在的毒性。本实验的目的在于阐述无机纳米颗粒所具有的生物安全性隐患，因此引起公众对于纳米材料安全性的关注（第四章）。