本论文采用自组装技术构建二维、三维纳米粒子组装体,研究其与生物分子及细胞相互作用的机制。通过DNA自组装技术构建简单的核-卫星结构,将其设计成以手性、荧光为信号的传感器,用来检测生物毒素、凝血酶、miRNA等生物分子。通过气液界面法制备二维纳米粒子单层膜,研究其与细胞的相互作用,并开发了无损伤光致细胞脱落的方法。首先,基于金核-银纳米粒子卫星结构构建了赭曲霉毒素A（OTA）的手性适配体传感器。高产率的金核-银纳米粒子卫星组装体在水相中制备出来,并仔细研究了其光学性质。当目标物OTA的浓度不同时,组装体的组装程度不同,伴随着与之对应的不同强度的手性信号。此OTA检测方法在1-50 pg/mL范围内呈现出很好的线性,且检测限达到0.16 pg/mL。阴性红酒样品的添加回收实验证实了该方法的实用性,回收率在90%到105%之间,有良好的应用前景。其次,利用具有上转换荧光的NaGdF₄:Yb,Er粒子构建了基于金核-上转换纳米粒子卫星结构的“关开式”传感器用于凝血酶检测。荧光传感器的构建由修饰有凝血酶适配体的金核以及修饰有部分互补序列的上转换纳米粒子在水相中完成。优化组装条件后,金核-上转换粒子卫星结构的产率可以达到80%。上转换纳米粒子的荧光在组装到金核表面后淬灭。当金核表面的凝血酶适配体与目标物结合后,上转换纳米粒子从金核表面脱离同时恢复荧光。该传感器对凝血酶有很好的特异性,并且检测限可以达到3.5 fg/mL。此方法应用到人血清为基质的凝血酶检测中也达到了不错的效果。第三,通过DNA组装构建了金核-量子点卫星结构用于直接定量检测细胞内的miRNA。当金核-量子点卫星探针与细胞内的miR-21结合后会产生构象变化,促使量子点荧光恢复。该探针具有良好的稳定性以及针对胞内目标物的特异性。实验结果表明,胞内检测的线性范围为0.11-40.3 amol/ng_RNA,检测限为0.05 amol/ng_RNA。该自组装纳米结构还可应用于高质量的活体肿瘤miRNA成像,在癌症标志物的超灵敏检测分析中有很大的应用潜力。第四,我们制备了修饰有L/D-青霉胺的单层等离子金纳米粒子膜,并将其应用于与细胞的相互作用,研究细胞在其表面的增殖、分化以及回收。该单层膜具有很强的手性,在550 nm处的CD峰强度为3.5 mdeg,在775 nm处的CD峰强度达到26.8 mdeg。实验结果表明,L-Pen修饰的金纳米粒子膜可以促进细胞的增殖,而D-Pen修饰的金纳米粒子膜则可抑制细胞的增殖。由于金纳米粒子膜在近红外区有很强的吸收带,我们选择808nm的激光来照射细胞,以实现细胞的无损回收。因为手性膜有偏好的吸收左圆偏振光或右圆偏振光,我们利用左圆偏振光提高左旋手性粒子膜上的细胞脱落率至91.2%,并降低了光照对细胞的损伤。这些发现可以促进细胞培养在生物医学领域的应用,并且对进一步理解自然界的单一手性有帮助。