由于尺寸效应，纳米材料和同成分的块体材料相比有着截然不同的性质，这些性质使得纳米材料在在电子、材料、生物医学等不同领域得到了广泛关注和实际运用。在生物医学领域，由于纳米材料的小尺寸使得它们几乎能够到达人体的任意部位，以纳米材料为载体的纳米医药应运而生。而同样由于纳米材料这一特性，了解各种纳米材料进入人体各组织器官后的生理影响势在必行。呼吸系统是环境中纳米颗粒进入人体最主要的途径，特别是近年来我国的空气质量情况赋予了这一问题更重要的意义。同时经由呼吸道的纳米药物输运技术也因其便捷、高效和低副作用得到了广泛应用。由于纳米颗粒尺寸小，它们能够穿过呼吸道直接到达肺泡，从而与肺表面活性剂接触并相互作用。肺表面活性剂是位于肺泡表面气-液界面上的由脂类和蛋白质组成的复合生物膜结构，它是人体宿主防御的第一道防线，同时还有着调节肺部表面压力从而减小呼吸做功的生物物理功能，这使得研究纳米颗粒与肺表面活性剂的相互作用有双重的重要意义:一方面能够了解纳米颗粒的性质变化及其在人体内的归宿，另一方面也能揭示纳米颗粒对肺表面活性剂生物物理功能的影响。　　本研究采用分子动力学模拟的方法，将研究重心放在纳米颗粒与肺表面活性剂的相互作用上。发展了一套包含不同脂类和蛋白质组分的肺表面活性剂模型，模拟了这一复杂混合物在溶液环境中和气液界面上的自组装行为，并进一步研究了它在不同性质纳米颗粒上的吸附行为。我们发现肺表面活性剂在溶液中的自组装结构会随浓度变化，三种表面活性剂蛋白质SP-A、SP-B和SP-C会以不同的姿态吸附脂类结构。在铺展过程中，蛋白有助于形成过渡结构，同时能停留在过渡结构中，从而维持局部结构的稳定性，促进吸附。另外对于不易吸附的颗粒表面，蛋白质的存在能促进肺表面活性剂整体的吸附。纳米颗粒进入生物环境时，由于其高于环境的表面自由能，纳米颗粒物表面会主动吸咐环境中的生物分子，形成生物分子冕，且由于生物分子冕的核心层吸附紧密难以脱落，它被认为是纳米颗粒物在人体内新的身份标识。目前对肺表面活性剂中生物分子冕的研究相当稀少，为填补这一空白，我们以纳米银颗粒和纳米聚苯乙烯颗粒为代表，综合研究了肺表面活性剂生物分子冕的结构、组分，以及颗粒性质的变化。我们发现两种颗粒均会吸附肺表面活性剂分子形成表面活性剂冕，其分子结构和组成取决于纳米颗粒的亲疏水性。定量分析表明，不同纳米颗粒上形成的冕的脂质组成与肺表面活性剂本身相似，但其中的蛋白质组分明显受纳米颗粒的亲疏水性影响。肺表面活性剂冕为纳米颗粒表面提供了物理化学屏障，平衡了纳米颗粒的疏水性，并且可以增强纳米颗粒的生物识别。这些物理化学性质修饰会影响纳米颗粒的生物学特性，从而改变其随后与细胞和其他生物对象的相互作用。我们的研究有助于了解吸入纳米颗粒的毒性、更好地设计用于肺部药物输运的纳米载体。纳米材料具有非常大的比表面积，它们进入人体环境后，材料界面上各类生物分子的行为是它们产生生理影响的基础。采用全原子和粗粒化分子动力学模拟并与实验研究相结合，我们对两种常用生物纳米材料纳米氧化石墨烯片和纳米银颗粒的已知毒性效应进行了研究。对于纳米氧化石墨烯，我们揭示了吸入后引起毒性的新机制:纳米氧化石墨烯片会沉积在肺表面活性剂膜上并诱导形成空孔结构，并由此对肺表面活性剂膜的结构和生物物理性质产生影响;这一诱导形成的空孔会导致肺表面活性剂膜的可压缩性增加，成为表面活性剂功能被抑制的重要表征。对于纳米银颗粒，我们从表观遗传的角度揭示了它导致血红蛋白数降低的机理。我们模拟了核小体组蛋白与纳米银颗粒表面的相互作用，发现组蛋白特定位置上对纳米银颗粒表面的吸附可能导致相应的组蛋白修饰过程被抑制，从而影响相关蛋白质基因的转录。