碳量子点简称为碳点（CDs）是一种新型的碳纳米材料。CDs由于具有优异的光学性质、化学性质稳定、生物相容性好、毒性低、水溶性好、药物负载率高、表面易钝化等,因此受到科学家的青睐。CDs作为药物载体,负载药物进入细胞已被广泛研究,然而由于研究手段的空间和时间分辨率限制,CDs作为药物载体进入细胞的动态跨膜过程仍不是很清楚。在此,我们将叶酸（FA）修饰到CDs表面（FA-CDs）作为靶向药物的载体,利用基于原子力显微镜（AFM）的力示踪技术（可以测量低至皮牛级的力,具有微秒级的时间分辨率）对单个CDs进入细胞的跨膜动态过程进行研究。我们运用了力示踪技术,实时记录了FA-CDs进入活细胞的动态过程,测量FA-CDs跨膜所需力的大小及其跨膜所需的时间,并研究了其进入细胞的内吞机制,我们还研究了FA-CDs进入两种细胞（正常体细胞和癌细胞）的动力学（内吞力、时间、速率）的差异。本研究将为纳米药物的设计提供理论依据（纳米药物的尺寸、药物负载量、释药时间等）,对生物医学领域具有重要意义。研究取得进展如下:1.记录了FA-CDs进入正常体细胞（Vero cells）的跨膜动态过程,计算了FA-CDs跨膜时所需力的大小及其FA-CDs进入Vero细胞所需的时间。FA-CDs跨膜所需力的范围是33-351 pN,平均值为79±23 pN,跨膜所需时间的范围是2.5 ms至65 ms,平均值为19±11 ms,速率为(2.03μm s^-1)。2.随后,利用不同摄取途径的阻碍试剂进行阻碍实验,研究Vero细胞摄取FA-CDs的方式。结果表明,Vero细胞摄取FA-CDs的方式,主要是通过小窝蛋白和网格蛋白介导的内吞以及巨胞饮的方式进行,其中小窝蛋白介导内吞和巨胞饮是主要的摄取途径。3.研究了FA-CDs转运进入癌细胞（HeLa细胞）的动力学参数。HeLa细胞跨膜转运FA-CDs持续的时间约为8.6-20.8 ms,所需时间的平均值为12.3±2.8ms,HeLa细胞跨膜转运FA-CDs所需的力值介于20.2-72.1 pN之间,平均力值为33±12 pN,平均速度为1.76μm s^-1。经研究发现,FA-CDs跨膜进入HeLa细胞所需要的力比进入Vero细胞更小（约为:33±12 pN）;与Vero细胞相比,HeLa细胞内吞FA-CDs的速率更小(约为:1.76μm s^-1)。我们推测,这可能与HeLa细胞表面过表达的叶酸受体（FR）有关。