由两亲分子自组装形成的具有刺激响应性的药物转运体系由于能够有效地提高药物分子的生物利用度、延长药物在血液中的循环时间、增加体系的稳定性等优点,近年来在癌症的治疗研究领域倍受关注。柱芳烃作为一类新型的大环主体分子,凭借其高度对称的刚性结构、易于功能化以及优良的主-客体络合能力等优点,被广泛应用于发展和构筑机械互锁分子、化学传感器、人工跨膜通道和药物转运体系等智能超分子材料。本论文围绕柱芳烃这一新型大环主体分子,构筑了三种智能的刺激响应型超分子纳米载体并将其应用于抗肿瘤药物的转运研究,具体的研究内容主要包括以下三个部分:第一部分,我们设计合成了具有良好生物相容性的新型磷酸盐柱[5,6]芳烃(WP5P和WP6P)并利用柱[5,6]芳烃不同的主-客体络合性质,合成了含有吡啶盐和烷基链两个不同结合位点的客体分子(G1)。WP5P可以与G1在烷基链部分发生结合,进而在水中自组装形成胶束结构;而WP6P与G1的结合位点为吡啶盐部分,并在水中自组装得到空心的囊泡结构。这两种纳米粒子均具有良好的pH和Zn2+刺激响应性。自组装形成的胶束可以包封疏水性的抗癌药物阿霉素(DOX),而亲水性的抗癌药物米托蒽醌(MTZ)则可以被成功包载于囊泡的空腔中,并且可以在pH=5的酸性环境中以及Zn2+存在下将所包载的药物释放。体外细胞实验表明,新型的磷酸盐柱[5,6]芳烃(WP5P和WP6P)对正常细胞具有非常低的毒性,而且包载药物的载药纳米粒子能够有效地抑制肿瘤细胞的生长和繁殖。细胞摄取和亚细胞定位实验证实这两种不同的载药纳米粒子都是通过内吞方式进入癌细胞,并且与裸药相比,载药粒子能够更快的进入肿瘤细胞,提高抗癌药物在肿瘤细胞的富集效率。因此,这种利用具有良好生物相容性的磷酸盐柱[5,6]芳烃来选择性构筑不同形态纳米载体的策略在选择性药物转运方面具有潜在的应用前景。第二部分,我们利用水溶性柱[5]芳烃(WP5)与Bola型的萘二酰亚胺衍生物(G2)通过主-客体作用,成功构筑了具有pH和GSH双重响应性的超分子两亲体。该两亲体可以在水中进一步自组装形成超分子囊泡并能将抗癌药物阿霉素包裹于其中,当外界环境的pH偏酸性或GSH浓度较高时,超分子囊泡发生裂解,将负载的药物分子释放。体外细胞实验表明,负载阿霉素的超分子囊泡能够显著提升药物的抗癌活性,同时可以降低药物对正常细胞和组织的毒副作用。此外,细胞摄取和亚细胞定位实验表明载药囊泡可以通过内吞作用迅速进入癌细胞,从而大幅度提高药物在肿瘤部分的富集能力。这种新型的超分子药物转运体系为发展具有多重刺激响应性的Bola型超分子纳米药物载体提供了新的思路和方法。第三部分,我们设计合成了 β-D半乳糖修饰的柱[5]芳烃(GalP5)和含有二硫键的喜树碱前药分子(G3),通过两者之间的主-客体相互作用,成功组装得到了具有GSH响应性的肿瘤靶向性超分子前药纳米粒子。该前药纳米粒子能够在生理环境下稳定存在数周,而在GSH刺激下能够有效地将抗癌药物喜树碱释放。体外细胞实验表明,由于半乳糖单元的主动靶向性,使得这种超分子前药纳米粒子能够优先进入脱唾液酸糖蛋白受体过度表达的肝癌细胞,并大量富集。更为重要的是,该超分子前药纳米粒子不仅能够有效抑制癌细胞的增殖,而且能够显著降低其对正常细胞的毒性。该研究工作为构筑具有刺激响应性的靶向超分子前药纳米粒子提供了新的策略,并且在肿瘤治疗中具有较好的应用前景。综上所述,本论文利用柱芳烃的分子识别与组装特性,构筑了三种基于水溶性柱芳烃的刺激响应型药物转运体系,进行了从结构设计合成到功能和应用的探索,希望本论文的研究工作能够为柱芳烃在药物转运及生物医药领域的应用提供一定的借鉴和参考。