近年来,随着纳米技术的飞速发展,各类性能优异的纳米材料在癌症治疗中展示了巨大的潜力。为了将纳米材料安全有效地输送到肿瘤细胞中,仅仅依靠纳米材料自身的增强渗透和滞留效应是不够的,还需要对纳米材料的物理化学性质进行进一步地优化设计。之前的研究结果表明,纳米粒子的大小、形状及表面修饰配体的带电性、亲疏水性和特异性都会对细胞的摄取行为有着显著影响。需要指出的是,将配体嫁接到纳米粒子表面有多种方式（如共价相互作用、金硫键以及氢键等）,不同的嫁接方式或嫁接强度会影响纳米粒子的细胞摄取吗?这个问题在之前研究中是被忽略的,而本论文力图运用多尺度理论模拟方法对该问题进行全面和深入的研究。在第一章,我们首先对纳米粒子的生物医学应用以及纳米粒子的体内输运全过程进行了简单地介绍;接着重点介绍了纳米粒子物理化学性质对细胞摄取效率的影响;最后简单介绍了配体嫁接到纳米粒子表面的不同方式,引出了本文的研究动机并概述了本文的研究内容。在第二章,我们主要围绕本文使用的理论模拟方法和模拟软件展开介绍,重点介绍了半经验量子力学方法、耗散粒子动力学方法、膜形变的Helfrich理论以及相应的参数选取方式。在第三章,我们从半经验量子力学计算、耗散粒子动力学模拟、热力学唯象理论和实验验证对本课题展开研究。首先,在半经验量子力学方法中,我们对金纳米粒子和三种配体小分子的簇模型进行了结合能计算和动力学模拟,发现配体与纳米粒子间结合能越强,则配体在纳米粒子表面上的移动性越差。接着,在耗散粒子动力学模拟中,我们研究了配体与纳米粒子在水中的自组装行为,并重点研究配体修饰的纳米粒子与细胞膜的相互作用。模拟结果表明,配体的嫁接强度越强,配体在纳米粒子表面越稳定,配体从纳米粒子上表面向下表面的扩散越慢,因此包裹率越高。此外,为了合理解释模拟结果,我们运用热力学唯象理论计算细胞包裹纳米粒子的自由能变化,给出不同情况下理论包裹率,与模拟结果高度一致;最后,我们还与实验合作,进一步验证了多尺度理论模拟结果,即配体的嫁接强度的确能够显著影响纳米粒子的内吞效率。这一结果填补了之前关于配体嫁接方式对纳米粒子细胞摄取行为影响的研究空白,对实际纳米材料的优化设计也有着重要的指导意义。在第四章,我们对本论文进行总结,并对下一步的研究工作进行了展望。