小分子与碳纳米管反应界面面积及相互作用能力的限制是制约单壁碳纳米管(SWNTs)应用的关键因素之一。如何克服这一障碍及高分散SWNTs的应用才能够充分体现其独特的理化性质和生物学性能。而高分散SWNTs体系的运用能够显著提高后续分离效果与产量，为不同结构性质SWNTs的生物效应研究提供保证。目前对于SWNTs生物学效应研究多为不同结构性质的混合物，不利于真实了解不同结构性质与SWNTs生物效应差异性的机制研究。因此大批量有效分离将有助于实现不同结构性质SWNTs生物学效应的机制研究。本文建立了一种高分散的SWNTs协同分散体系，并与密度梯度离心相结合实现了对于不同结构性质SWNTs不同生物学效应的考察。研究内容主要涉及以下两个方面：　　 (1)高分散SWNTs协同分散体系的建立：利用良好生物兼容性的表面活性剂以及有机小分子协同分散剂构建的协同分散体系，制备得到稳定的高分散SWNTs溶液体系，有效减低一般分散体系中大量存在的聚集态管束，显著提高单分散SWNTs的比例。在我们的工作中，通过多环有机化合物分子，包括rhodamine123(Rh123)，ethidium bromide(EB)，fluorescein isothiocyanate(FITC)和1-pyrene butyric acid(PBA)，与SWNTs的相互作用，使得其深入表面活性剂包裹的聚集态管束内部，与管壁作用实现对聚集态管束的拆分，得到大量单管，从而构建表面活性剂与有机多环化合物协同作用的SWNTs高分散体系。体系分散性的显著提高通过凝胶电泳，透射电子显微镜(TEM)以及原子力显微镜(AFM)等技术手段表征。同时，我们也进一步探索了POC与SWNTs的作用机制，认为可能包括了与碳管侧壁的π-πstacking作用，与缺陷位点的静电作用以及与表面活性剂的静电作用等不同方式。细胞实验表明，高分散的SWNT-POC复合物的跨膜能力相较于原始SWNTs显著增强，而激光共聚焦显微镜和拉曼显微分析的结果证实了SWNT-POC复合物在细胞内的蓄积量显著提高。因此，这种利用多环有机小分子的协同分散作用构建的高分散SWNTs体系将有利于进一步扩展SWNTs的生物学应用。　　 (2)高分散SWNTs分离及生物学效应研究：采用具有良好生物兼容性的表面活性剂以及有机小分子协同分散剂构建的协同分散体系，制备得到稳定的高分散SWNTs溶液体系，利用密度梯度离心技术对高分散SWNTs进行分离，大批量分离制备不同结构性质的SWNTs，并结合AFM，TEM和Raman等多种技术手段对其进行结构性质表征。继而，针对离心所得不同SWNTs组分，进一步考察其细胞行为的差异性。利用CCK，流式细胞术，荧光显微镜，以及生物电镜等研究手段，考察其细胞活力，胞内含量，以及对于线粒体结构功能影响等诸多方面，初步探索其可能不同的细胞行为差异机制。本项目期望结合SWNTs自身结构性质实现细胞行为差异性机制的初步探索性研究，为SWNTs的广泛生物学应用及其他纳米材料的相关研究奠定基础。