细胞是生物体形态结构和功能的基本单位。基于细胞的研究是了解生命科学的基础,也是推动现代医学发展的动力。大量生命活动在细胞层面发生,主要包括细胞生长、增殖、分化和死亡。因此,深入研究细胞生命活动,对揭示疾病发生机制、发展个性化诊断和治疗具有重要意义。随着纳米功能材料和制备技术的快速发展,各种刺激响应性系统已经被开发出来。通过响应内源性或外源性刺激,这些智能体系可以有效地调节细胞的信号转导,控制细胞命运。这无疑为生物医学应用和揭示生命过程提供了有力的工具。本论文设计并构筑了一系列刺激响应性平台以实现细胞行为调控,包括抑制肿瘤细胞和细菌的生长和增殖,调节间充质干细胞的分化等。主要结论可总结如下:1.报道了一种智能纳米载体,该载体能在酸性肿瘤微环境（pH6.5）下释放透明质酸酶（HAase）,并通过缩小尺寸产生强邻近效应,实现药物在肿瘤深层的渗透。在本设计中,HAase被可发生电荷转换的聚合物PEG-PAH-DMMA包裹在预装载了阿霉素（DOX）的ZnO-DOX纳米粒子（NPs）的表面。HAase被释放后,可以降解肿瘤细胞外基质（ECM）中的透明质酸（HA）。ZnO-DOXNPs可在肿瘤细胞溶酶体（pH 4.5）中释放DOX来诱导细胞凋亡,尺寸缩小的ZnO-DOX NPs继续感染相邻细胞。HAase和药物的分级靶向释放可以增强该纳米体系的抗肿瘤作用。2.在中性粒细胞和自然超敏反应回路的启发下,构建了一种基于组蛋白H1亚型差异表达的肿瘤鉴别纳米器件（FKPN）。在这个纳米装置中,中性粒细胞膜伪装和谷胱甘肽（GSH）对铁卟啉金属有机框架结构的解锁作用确保了对肿瘤细胞的初级选择性。释放的猪胰腺弹性蛋白酶（PPE）通过蛋白水解作用释放死亡受体（CD95）死亡结构域（DD）。该结构域与细胞质中的组蛋白H1.0发生相互作用。同时,核定位信号（NLS）肽标记的卟啉（porphyrin-NLS）作为组蛋白H1.0移位正反馈回路的驱动器。在激光照射下,通过在核内产生单线态氧（1O2）作为输入信号,输出指数放大的组蛋白H1核质移位信号,由此增强的CD95 DD-H1.0相互作用促进了肿瘤细胞杀伤。在肿瘤细胞中过表达组蛋白H1.0确保了FKPN对肿瘤细胞的选择性。FKPN不仅可以抑制原发性肿瘤的生长,还可以诱导适应性T细胞响应介导地抑制远端肿瘤的远位效应。3.设计合成了一种近红外（NIR）光驱动的纳米游泳器（HSMV）。在NIR光照射下,HSMV通过非对称分布的AuNPs的光热转换效应实现了高效的自推进运动,在5min内完全渗透到被膜中。产生的热和热触发释放万古霉素（Van）实现了光热疗法（PTT）和化疗的联合治疗。HSMV的主动运动增加了 PTT的有效距离,也提高了抗生素的治疗效果,使得HSMV在体外和体内清除了被膜。同时温和的局部热（～45℃）有效降低了对健康组织的损伤。4.设计合成了可进行程序化操纵干细胞的拓扑程序化的金纳米岛,作为治疗细胞的综合处理链,在体内实现了干细胞的长期操纵。由于优化的配体横向间距,拓扑编程配体的呈现促进了干细胞粘附,增殖,机械感应和分化。此外,岛的模拟酶活性、稳定的膜锚定和磁响应性介导了温和的细胞分离、原位有效的磁标记和滞留,从而确保了在体内可长期程序化地操纵干细胞。