杯芳烃是超分子化学中一类具有代表性的有机大环受体。由于其制备方法简单且易于修饰,杯芳烃被称作“具有无限可能的大环分子”。通过不同合成方法可得到多种具有稳定构象的杯芳烃衍生物,因此杯芳烃常被用作多足配体的基础骨架,并广泛应用于分子识别传感、自组装、有机催化、纳米技术以及药物研发等领域。当修饰水溶性基团后,很多水溶性杯芳烃展现出优良的生物兼容性。同时,其空腔的包结性能大幅提升,这是由于包结驱动力在水环境下更加高效。得益于此,杯芳烃能够促进芳香性或两亲性分子在水溶液中的自聚集行为,包括降低临界聚集浓度、提高聚集体稳定性和控制聚集分子的有序排列等。基于此,本论文中通过构筑一系列基于杯芳烃的超分子两亲聚集体来探索新的超分子聚集策略,并研究了其在生物医药领域的应用前景。论文具体内容如下:1.论述了杯芳烃在生物医学领域的应用概况,并介绍了杯芳烃诱导聚集的重要成果和最新进展。2.利用阳离子两亲杯芳烃和三磷酸腺苷之间的主客体作用,构筑了一种磷酸酶响应的超分子两亲聚集体。在三磷酸腺苷存在下,杯芳烃的临界聚集浓度显著降低,并形成球型空心纳米粒子。该二元纳米粒子可高效地对磷酸酶进行响应。由于磷酸酶在很多肿瘤细胞中过表达,因此该聚集体可作为癌症靶向药物传输载体。3.提出“药物伴侣”的新型药物传递概念。两亲性大环分子通过静电和疏水作用与药物分子共组装为纳米粒子。该粒子具有很高的负载效率,并可保护药物分子不受溶液酸碱度影响。而且该共组装体作为一种多功能纳米平台,可通过大环主体和功能客体分子之间的主客体作用对其表面进行方便、无损、模块化的非共价修饰。通过体外细胞实验中可知,药物分子在共组装并修饰靶向剂后,对靶向癌细胞的杀伤能力有显著提升。4.将下缘修饰烷基链的磺化杯[4]芳烃与脂质体相结合,由于其固有的两亲性质,该杯芳烃能嵌入到脂质体的双层膜中。所得多功能混合脂质体在细胞成像和靶向传递等方面具有独特优势,包括:(1)磺化杯芳烃所带负电荷可有效提高脂质体在水相中的稳定性;(2)该混合脂质体可通过杯芳烃和客体的非共价作用进行表面功能修饰;(3)通过表面修饰荧光探针分子,脂质体可具备荧光成像功能;(4)通过表面修饰靶向剂分子,脂质体可具备对特定癌细胞的主动靶向功能。5.利用杯芳烃诱导聚集原理构筑了超分子两亲性蒽醚聚集体。不同于一般光敏分子会在聚集后呈现较低的荧光和光敏能力,两亲性蒽醚在聚集后光反应活性显著提升。该二元组装行为和蒽醚的光分解过程通过紫外-可见吸收光谱、核磁波谱、动态光散射和透射电子显微镜进行鉴定。此外,该聚集体在外源光敏剂存在下,通过可见光照射也能高效分解。