基因调控是指生物体通过控制DNA转录和m RNA翻译过程调节蛋白产物水平的机制。RNA干扰技术（RNA interference,RNAi）是一种重要的基因调控手段,该技术是将与目标m RNA序列相对应的正义链和反义链所形成的双链RNA（double-strand RNA,ds RNA）导入细胞,使m RNA发生特异性的降解或抑制,实现相应基因的沉默,在生物医学研究和应用中展示出了巨大的潜力。然而,由于RNA分子存在细胞自主摄取效率较差,且易被核糖核酸酶降解等问题,制约了RNAi技术的发展和应用。因此,开发安全有效的技术手段实现核酸分子的细胞内递送具有重要意义。近年来,纳米材料在生物医药领域的应用越来越广泛,许多材料被用作核酸纳米载体,并取得了理想的效果。通过对纳米颗粒的细胞内化机制、细胞内的转运途径和分布等进行深入研究,有助于纳米载体的设计、优化和应用。活细胞荧光成像是目前研究纳米材料细胞内转运的有效手段。在众多纳米材料中,铁基纳米材料由于其优越的理化性质,如能够激活免疫系统、增强芬顿反应、用于磁性热疗、磁共振成像等等而备受关注。此外,铁基纳米材料通常具有较好的生物安全性。因此,铁基纳米材料在疾病诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。然而,上述应用都是基于铁基纳米材料自身固有的性质,而将其作为纳米载体递送功能核酸,用于基因调控的研究目前还有待开发。铁基纳米材料主要可以分为两类:铁基纳米复合材料和铁基纳米晶体。本论文的研究对象包括两种典型的铁基纳米材料,即MIL-101-NH2（Fe）和Fe3O4纳米颗粒。MIL-101-NH2（Fe）属于铁基纳米复合材料,是一种具有高孔隙率、高表面积和高热稳定性,且毒性低、生物降解性好的金属有机框架材料,已被广泛应用于复合纳米材料的合成、化学传感器、药物运输等研究领域。Fe3O4纳米颗粒属于铁基纳米晶体,由于其具有优异的生物安全性,现已被美国食品药品监督管理局（food and drug administration,FDA）批准为磁共振成像造影剂和药物载体。目前,上述两种铁基纳米材料作为核酸纳米载体的应用还有待开发,特别是对于其细胞内转运过程的研究鲜有报道。基于此,本论文针对这两种铁基纳米材料的细胞内转运过程以及其递送功能核酸进行基因调控的应用展开研究。主要包含以下两部分的工作内容:1、MIL-101-NH2（Fe）的细胞内成像与核酸递送研究以六水合三氯化铁和2-氨基对苯二甲酸为原料,按照热溶剂法成功合成出粒径均一的MIL-101-NH2（Fe）纳米颗粒。得益于MIL-101-NH2（Fe）纳米颗粒的正电性与核酸分子的负电性之间的静电作用,二者能够进行有效的组装。通过DLS（dynamic light scattering）、Zeta电位和琼脂糖凝胶电泳等手段对其进行表征,结果表明成功制备了MIL-101-NH2（Fe）纳米颗粒负载核酸分子的纳米复合物MIL-101-NH2-NA。细胞实验结果表明,MIL-101-NH2（Fe）纳米颗粒是一种生物相容性良好的纳米载体且细胞摄取呈浓度依赖性。细胞成像的结果表明,MIL-101-NH2-NA与溶酶体的共定位随着时间表现出先增加后减少的特点,证明其在酸性环境中发生降解,成功释放核酸分子,为功能核酸发挥作用提供可能。最后用MIL-101-NH2（Fe）纳米颗粒负载si RNA敲除绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescent protein,EGFP）基因,通过荧光成像将抑制蛋白表达的效应可视化地呈现出来。2、Fe3O4纳米颗粒的细胞内成像与核酸递送研究以EDC为偶联剂,将氨基化的荧光核酸链修饰到羧基化的Fe3O4纳米颗粒上,构建了以Fe3O4纳米颗粒为核的球形核酸（Fe3O4-SNA）。DLS、Zeta电位和琼脂糖凝胶电泳的实验结果证明了Fe3O4-SNA的成功制备,且计算出Fe3O4纳米颗粒载带核酸分子的负载率为4.98 nmol/mg。体外酶活实验表明Fe3O4纳米颗粒修饰核酸后仍然具有过氧化物酶和过氧化氢酶的双酶活性。此外,通过链置换反应进一步证明了Fe3O4-SNA具有良好的杂交能力,为后续负载功能核酸实现基因治疗及检测提供了依据。电感耦合等离子体质谱分析（inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP-MS）结果表明,与裸的Fe3O4纳米颗粒相比,核酸分子修饰促进了Fe3O4-SNA的细胞摄取,为后续利用荧光DNA标记的Fe3O4-SNA探究Fe3O4纳米颗粒的细胞内转运过程提供可能。细胞内成像及实时追踪的结果表明,Fe3O4-SNA是通过小窝蛋白介导的内吞途径进入细胞,且沿着微管运输,引发自噬体的形成,最终到达溶酶体当中。一系列实验表明,Fe3O4-SNA不影响细胞的活力、细胞内的氧化还原平衡以及自噬效应,适合作为功能核酸的纳米载体。最后,通过设计一段与mi RNA-34a互补的DNA链,将其与mi RNA-34a进行杂交,将双链修饰到Fe3O4纳米颗粒上,制备得到了Fe3O4-D/R。结果表明Fe3O4-D/R能够有效进入细胞,且所递送的mi RNA-34a可以有效下调细胞内survivin基因的表达水平,抑制癌细胞生长。该纳米复合物为Fe3O4纳米颗粒递送功能核酸提供可行性的策略。