氮化硼（Boron nitride,BN）具有类石墨烯结构,又被称为“白色石墨烯”。氮化硼因其优异的化学稳定性,机械稳定性,绝缘性和极低的摩擦系数,已被广泛应用于光电能源,航空航天和机械制造等领域。值得注意的是,BN纳米片在生物医学领域的应用也得到了广泛的研究并展现出较好的应用前景,比如:组织工程、药物递送等。但相对于BN纳米片的整体生物学效应而言,人们对更为微观和基础的BN纳米片与重要生物分子的相互作用机制及相应生物效应的理解仍较为滞后。在大多数情况下,这些效应也正是纳米材料在细胞和组织水平发挥效应的基础。因此,非常有必要研究BN纳米片与重要生物分子间的相互作用。本论文重点研究了 BN纳米片与细胞膜的相互作用。细胞膜作为细胞的屏障,对维持细胞内环境的相对稳定性,保证各种生化反应的有序运行发挥着极为重要的作用。BN纳米片与细胞膜相互作用机制的揭示对于理解BN纳米片的部分细胞效应机理非常关键,也可为设计基于BN纳米片的高效低毒纳米药物提供科学依据。鉴于此,本课题首先采用分子动力学模拟方法研究了BN纳米片与1-棕榈酰基-2-油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,POPC）细胞膜模型的相互作用。研究结果表明,BN纳米片可以将磷脂分子从POPC膜中抽提出来,从而破坏细胞膜的完整性。该效应与氧化石墨烯抽提磷脂分子类似,但更强烈。通过相互作用能的分析,发现BN纳米片与POPC膜的范德华相互作用是导致这种破坏性快速抽提磷脂的主要驱动力。平均力势的计算进一步表明BN纳米片对细胞膜具有较强的吸附自由能,这也表明BN纳米片对磷脂分子的抽提在热力学上是有利的。随后,采用血红细胞溶血实验对理论计算的预测结果进行了验证,发现BN纳米片的确可以破坏红细胞的细胞膜并且会使血红蛋白泄露。另一方面,考虑到曲率也可能会是影响BN纳米片与POPC膜相互作用的重要因素。本课题还研究了曲率对BN纳米片与POPC膜相互作用的影响,发现BN纳米片的凹面（负曲率）对POPC膜的磷脂分子吸附和抽提要快于其凸面（正曲率）。这主要是因为BN纳米片凹面与磷脂分子具有更强的范德华相互作用。由于曲率的原因,当两个原子分别位于BN纳米片的凹面与凸面且与BN纳米片的最小垂直距离相同时,在相同的截断半径内,位于凹面的原子会与BN纳米片上更多的原子有相互作用。本论文的这些发现揭示了 BN纳米片与POPC膜相互作用的分子机制,为理解BN纳米片在细胞水平的生物效应提供了更为深刻的理论图景,也为BN纳米片在生物医学领域的安全应用提供了理论指导。