由病原体微生物引起的感染已经成为影响全人类健康安全的一大威胁,并且在第三世界国家范围内造成了极高的发病率和死亡率。抗生素的发现及使用在一定程度上缓解了细菌性疾病及感染的问题。然而,由于传统抗生素的长期和过度使用,促使了具有抗生素抗性的细菌的进化,并进一步通过多种途径威胁公共健康安全,例如水源、食物和牲畜等。因此,开发新型有效、安全且不易造成细菌耐药性的抗菌策略和方法是势在必行的。近些年来,随着纳米科学的发展,科研人员们通过合理的设计,利用超分子大环分子作为构筑基元通过自组装的策略构筑了一系列的功能性纳米材料。其中共价自组装不仅具有合成步骤简便易行,过程中不需要模板的参与,制得的组装体结构稳定且尺寸可控等优点,而且诸多的外围具有多重反应基团的分子都能够作为构筑基元参与共价自组装。而超分子大环分子一方面具有优异的主客体化学性质,另一方面更可以通过化学修饰实现在不同位点的官能化基团的引入。因此可以作为共价自组装的理想构筑基元。依据这一设计理念,我们利用不同位点官能化修饰的柱[5]芳烃作为构筑基元,通过共价自组装的策略制备了三种不同类型的纳米组装体,并基于这些纳米组装体,进一步发展得到光动力学抗菌纳米材料、化学动力学抗菌纳米材料和高选择性光热抗菌纳米材料等一系列用于克服细菌感染的功能化材料。1.基于柱[5]芳烃构建光动力学抗菌纳米材料光动力学治疗（PDT）通过光敏剂在适当激发光源照射下产生活性氧（ROS）而发挥作用,近些年来在抗菌领域越来越受到科学家的关注。但大多数光敏剂都具有难溶于水、在生理条件中易聚集而使ROS产生效率减低等缺点,从而导致抗菌效率受到极大影响。在本章工作中,我们选用Zn-吡啶卟啉作为光敏剂,与苯环相连上下位置双位点溴基取代的柱[5]芳烃（BMCP5）作为连接基元,通过共价自组装构筑了带正电的单层聚合物纳米薄片。纳米薄片在生理条件中具有良好的分散性,并且展现出对金黄色葡萄球菌优异的结合能力。此外由于BMCP5的空间尺寸效应和片层之间的静电排斥作用,纳米片能够很好地抑制卟啉基元的分子间聚集。纳米薄片在白光光照下能够高效地产生单线态氧（1O2）,展现出对金黄色葡萄球菌光动力学杀灭效果。还可以通过主客体相互作用,将修饰有乙二醇的季铵盐衍生物与柱[5]芳烃复合,从而使纳米片具有更优异的水溶性和生物相容性。2.基于柱[5]芳烃构建化学动力学抗菌纳米材料化学动力学治疗（CDT）是一种通过引发芬顿或类芬顿反应将过氧化氢（H2O2）转化为高氧化性羟基自由基（·OH）的治方疗法。但芬顿或类芬顿反应常常会受到H2O2含量以及p H值的限制,内源的H2O2含量和p H环境常常无法达到最佳的反应条件,因此极大地影响了CDT的效果。葡萄糖氧化酶作为一种天然酶,能够高效地催化氧化葡萄糖产生H2O2和葡萄糖酸,通过纳米技术将CDT与葡萄糖氧化酶结合能够很好地克服H2O2含量以及p H值的限制。在本部分工作中,我们选用侧面桥连亚甲基部位全溴基修饰的柱[5]芳烃（BDMP5）作为构筑基元,二胺分子为柔性交联剂,通过共价自组装的方法制备得到了聚合物微米胶囊,制备的聚合物微米胶囊不仅能够实现对Fe3O4纳米粒子的包覆,还可以进一步在胶囊外表面进行甲基化修饰而赋予其正电性。正电性的微米胶囊能够通过静电相互作用对葡萄糖氧化酶进行吸附,葡萄糖氧化酶与Fe3O4纳米粒子能够协同组成具有级联催化性质的反应器。当葡萄糖存在时,反应器能够发生级联催化将生成的H2O2转化为·OH,从而实现对大肠杆菌的高效的化学动力学杀灭。此外,将修饰有甘露糖的季铵盐衍生物与柱[5]芳烃进行复合,能够进一步增加微米胶囊的生物相容性和水溶性。并且由于甘露糖与大肠杆菌之间的相互作用,也能够进一步提高系统对大肠杆菌的化学动力学杀灭效果。3.基于柱[5]芳烃构建高选择性光热抗菌纳米材料光热治疗（PTT）通过光热转换剂在光源照射下将光能转换为热能,引起局部产生高温使细菌的蛋白质变性进而发挥作用。苝二酰亚胺（PDI）能够选择性地被大肠杆菌还原生成在近红外区具有良好吸收的自由基阴离子并实现光热转换。但由于PDI化学结构的原因,使得它极难溶于水,并且在溶液中会发生π-π堆积而导致自由基阴离子的淬灭,从而严重限制了它的应用。在本章中我们同样选用BDMP5为构筑基元,两侧叔胺修饰的苝二酰亚胺作为交联剂,通过共价自组装构筑得到正电的单层纳米薄片。纳米片通过静电相互作用能够吸附大肠杆菌被高效还原生成自由基阴离子。由于BDMP5的空间尺寸效应和片层之间的静电排斥作用,纳米薄片可以有效抑制PDI基元的π-π堆积并避免自由基阴离子的淬灭。由于自由基阴离子在近红外区的良好吸收,因此在808nm近红外光照射下能够实现有效光热转换并产生高温,实现对大肠杆菌的选择性光热杀灭。