膜纳米管是近年发现的一种广泛存在于各类型动物细胞间的长程连接结构。研究发现,膜纳米管可以作为细胞间通讯、信号传导和病原体扩散的通道或“桥梁”,在生物医学研究领域引起了人们的极大关注。系统地研究膜纳米管的运输机制对诠释依赖于膜纳米管的细胞间通讯具有非常重大的意义。禽流感病毒能够造成流感疫情的周期性流行或偶尔的全球性大爆发,对公共健康是一个潜在、巨大的威胁。研究禽流感病毒的侵染机制并结合膜纳米管研究病毒的胞间传播机制,不仅有助于解释禽流感病毒的跨种属侵染行为,而且对预防和控制病毒性疾病的传播和流行有很大的帮助。这些机制的研究都迫切需要一种强有力的技术来对活细胞中的生物事件进行原位、实时地长时间监测。单颗粒示踪技术能够实时、动态、原位地示踪单个颗粒或单个分子的运动轨迹,被广泛地应用于生物医学领域。由于量子点具有荧光强度高、光稳定性好等特性,因此作为荧光标记物非常适合于长时间的单颗粒示踪。在本工作中,我们以膜纳米管和禽流感病毒为研究对象,利用基于量子点的单颗粒示踪技术研究了膜纳米管运输机制及禽流感病毒侵染行为等热点生物学问题。本论文的主要研究内容如下：(1)利用基于量子点的单颗粒示踪技术研究了癌细胞间膜纳米管的运输机制。我们实时监测了量子点标记的麦胚凝集素在膜纳米管内的转运过程,并详细分析了其运动行为。我们发现膜纳米管可以高效地运输麦胚凝集素,并且该过程是由肌球蛋白分子马达所驱动的单向性主动运输的过程。本工作揭示了癌细胞间膜纳米管的运输机制,有助于深入理解膜纳米管在癌细胞胞间物质运输中的作用。(2)利用基于量子点的单颗粒示踪技术研究禽流感病毒与膜纳米管相关的胞间侵染行为。首先研究了流感病毒侵染对Vero细胞间膜纳米管形态的影响,发现病毒侵染可以诱导细胞间膜纳米管的生成。接着,我们利用基于量子点的单颗粒示踪技术研究了禽流感H9N2病毒在膜纳米管内的运动行为,发现该运动是一个慢速单向性的转运过程。本工作研究了禽流感病毒与膜纳米管相关的胞间侵染过程,为进一步探索病毒在人类细胞间的传播机制奠定了一定的理论基础。(3)利用基于量子点的单颗粒示踪技术研究了禽流感H9N2病毒在人支气管上皮细胞中(HBE细胞)的侵染机制及其沿膜纳米管的运动行为。考察了量子点标记的H9N2病毒在HBE细胞中的侵染过程并监测了单颗病毒的侵染行为。通过对唾液酸受体在细胞内的运动过程进行分析,我们发现唾液酸受体和禽流感病毒在细胞内具有高度一致的运动过程,表明H9N2病毒的侵染行为可能由唾液酸受体的运动行为所决定。通过对病毒沿HBE细胞膜纳米管的运动进行示踪,发现该运动行为和其在Vero细胞间膜纳米管内的行为非常相似,都是慢速单向性运动。我们用单颗粒示踪技术为流感病毒侵染是与唾液酸受体相关的胞内转运过程提供了一种动态证据,这为禽流感病毒的跨种属传播提供了一种新的见解。