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近年来,具有高级拓扑结构的聚合物因其具有优于传统线性聚合物的独特性能,而成为生物医学领域的研究热点之一。其中,环状刷形聚合物由于其具有纳米级尺寸、超支化结构、可同时功能化的环状内核和聚合物表面以及相对于树状大分子更为简单的制备方法而引起了研究者的广泛关注。然而,开发基于环状刷形聚合物的药物载体的研究目前尚处于起步阶段,许多问题都有待解决,如环境敏感性环状刷形聚合物的制备、自组装胶束的稳定性、载药胶束的药物释放行为、细胞层面的材料内吞和生物相容性等。本论文针对上述问题展开了系统研究,设计和合成了一系列新型环状刷形聚合物,深入研究了其自组装行为并评价了其作为抗癌药物载体的体外治疗效果。本论文制备了一系列新型环状刷形聚合物,采用核磁共振波谱（1H NMR）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、尺寸排除色谱和多角度激光光散射联用技术（SEC-MALLS）,分别对其结构、分子量（Mw）和分子量分布指数（PDI）进行了表征;采用动态激光光散射仪（DLS）考察了环状刷形聚合物自组装纳米粒子的平均粒径及粒径分布;通过紫外光谱仪（UV-vis）考察了聚合物的相转变行为;采用荧光光谱仪研究了环状刷形聚合物的临界聚集浓度（CAC）,进而表征了其自组装胶束的稳定性;通过透射电子显微镜（TEM）观察了自组装聚合物胶束的形貌;通过体外抗癌药物阿霉素（DOX）的负载与释放、激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）和体外细胞毒性实验评价了环状刷形聚合物作为药物载体的体外抗癌性能。具体研究内容及结果如下:1.通过极稀条件下分子内点击化学环化,合成了环状聚（2-羟乙基甲基丙烯酸酯）（PHEMA）,进一步将HEMA的末端羟基酯化,合成了环状大分子引发剂P（HEMA-Br）内核。选择低临界溶解温度（LCST）与人体正常生理温度（37oC）接近的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）（LCST为33oC）作为聚合物刷,接枝到环状大分子引发剂P（HEMA-Br）上,制备了具有温度敏感性的环状刷形聚合物（cb-P（HEMA-g-PNIPAAm））,同时制备了作为对照的瓶刷形聚合物（bb-P（HEMA-g-PNIPAAm））。重点考察了具有不同链长的温敏性PNIPAAm接枝刷对环状刷形聚合物的相转变行为的影响,并与相同条件下制备的瓶刷形聚合物进行了比较。采用DLS考察了环状刷形聚合物的平均粒径及粒径分布。通过紫外光谱仪考察了聚合物的相转变行为。通过聚合物的CAC考察了聚合物的稳定性。研究发现,环状刷形聚合物的LCST值与PNIPAAm接枝刷的链长有关,当PNIPAAm接枝刷较长时,环状刷形和瓶刷形聚合物的LCST值均与PNIPAAm均聚物的LCST值相同,而当PNIPAAm接枝刷较短时,LCST值均明显降低。DLS结果表明,环状刷形聚合物自组装纳米粒子的平均粒径不随浓度稀释而发生变化,表明该聚合物可形成稳定的单分子胶束。同时CAC结果表明,环状刷形聚合物的稳定性较瓶刷形聚合物高。该研究表明,基于温度敏感性PNIPAAm的环状刷形聚合物具有易于调节的LCST值且能形成高度稳定的纳米粒子,可作为药物控制释放的潜在材料。2.在前一章工作的基础上,在环状大分子引发剂P（HEMA-Br）上接枝单体NIPAAm和N-羟乙基丙烯酰胺（HEAAm）的共聚物,制备了温度敏感性环状刷形共聚物（cb-P（HEMA-g-P（NIPAAm-st-HEAAm）））,同时制备了作为对照的瓶刷形共聚物（bb-P（HEMA-g-P（NIPAAm-st-HEAAm）））。重点考察了环状刷形和瓶刷形共聚物的稳定性、相转变行为、体外释药和细胞毒性。研究发现,当NIPAAm和HEAAm的投料比为8:1时,制备出的环状刷形共聚物的LCST值为37.9oC,介于人体正常生理温度（37oC）和肿瘤局部高热（40oC）之间,满足生物医学要求。CAC结果表明,由环状刷形共聚物形成的单分子纳米粒子比由瓶刷形共聚物形成的纳米粒子具有更好的稳定性;相转变行为研究表明,在温度从LCST以下升高至LCST以上时,两种结构的共聚物均表现出粒径和粒径分散度快速增大的趋势。体外释药结果表明,在40oC时药物快速从聚合物胶束中释放出来,这种由高热引发的结构去稳定化和聚合物聚集明显地促进了药物释放。体外细胞毒性实验表明载药环状刷形聚合物对He La细胞表现出比瓶刷形聚合物更高的体外细胞毒性。该研究结果表明,基于NIPAAm和HEAAm单体的温度敏感性环状刷形共聚物既具有较好的稳定性,又具有较高的治疗效果,可作为潜在的抗癌药物载体应用于药物传递系统。3.针对温度敏感性环状刷形聚合物只能将疏水药物物理包埋在环状内核上,导致其载药率较低（3.89%）,采取在PHEMA表面接枝疏水的聚（ε-己内酯）（PCL）链以增大聚合物的药物负载能力,同时引入生物相容性较好的聚（寡聚（乙二醇甲氧基甲基丙烯酸酯））（POEGMA）亲水外壳,制备了一种新型核-壳-冠（CSC）结构两亲性环状刷形共聚物P（HEMA-g-PCL-POEGMA）。重点考察了亲水段POEGMA为不同链长时,聚合物自组装胶束的稳定性和粒径变化。粒径及粒径分散度结果表明,当亲水段POEGMA链长不同时,两亲性环状刷形共聚物P(HEMA-g-PCL18-POEGMA)50在水中均能形成稳定的单分子CSC状胶束,且粒径差异不大。CAC结果表明,亲水段POEGMA的聚合度为30时,P(HEMA-g-PCL18-POEGMA)50在水中具有最高的稳定性。TEM结果表明,P(HEMA-g-PCL18-POEGMA30)50能自组装形成球形结构的纳米粒子,且分散性较好。聚合物载药后,载药率提高至4.60%,说明制备的两亲性环状刷形共聚物具有提高抗癌药物负载能力。4.在上一章工作的基础上,将疏水PCL链段和亲水POEGMA链段用二硫键桥连,制备了一种新型的还原敏感性两亲性环状刷形共聚物P(HEMA-g-PCL18-SS-POEGMA30)50。重点考察了该聚合物的体外药物释放行为、细胞毒性及细胞吞噬行为。CAC结果表明,制备的还原敏感性聚合物在水溶液中能自组装形成稳定的单分子CSC胶束。DLS和TEM结果表明,聚合物与10 mM DTT共培养后,其粒径增大,且形状不规则,说明聚合物中的二硫键被DTT还原成巯基,同时将亲水外层POEGMA逐渐脱落,导致聚合物PCL中间层的疏水作用增强而发生聚集。体外药物释放实验表明,在DTT存在条件下,还原敏感性的载药胶束具有较快的药物释放动力学。MTS结果表明,与还原不敏感聚合物相比,还原敏感聚合物具有更好的治疗效果。细胞吞噬结果表明,载药胶束与He La细胞共培养24 h后,可有效被HeLa细胞内吞,携带DOX进入到细胞质中。基于该还原敏感性环状刷形共聚物在体内循环过程中较好的稳定性和在肿瘤细胞内有效去稳定化而导致的药物快速释放,可将其作为一种有前景的药物载体应用于肿瘤靶向药物传递。