本论文以壳聚糖为研究对象，通过化学改性在壳聚糖分子上引入亲水基团（羧甲基）和疏水链段（长链烷基，长链酰基，聚乳酸），赋予其两亲性的性质。借助离子液体新型溶剂，在均相条件下对壳聚糖进行疏水化改性，突破了制备高表面活性、高分子量两亲性壳聚糖衍生物的难题。经过改性之后，两亲性壳聚糖在疏水相互作用力的驱动下能够在水溶液中自组装构成核-壳结构的纳米胶束。两亲性壳聚糖衍生物由于具有特殊的物理化学结构，其在水溶液中的自组装行为，受壳聚糖上接枝的亲疏水基团、亲疏水基团的取代度、分子量以及溶液环境（如离子强度、pH值等）的影响。利用荧光探针、紫外吸收光谱、核磁共振、动态光散射、原子力显微镜和透射电镜等研究手段，系统地研究了壳聚糖两亲性衍生物在水溶液中的自组装行为以及壳聚糖衍生物分子结构对自组装行为和胶束结构的影响，剖析了两亲性壳聚糖衍生物分子结构与自组装胶束性质间的构效关系。进一步，以制备的两亲性壳聚糖自组装纳米胶束为载体，成功实现了对疏水性荧光量子点的包载，包载后疏水性量子点仍能以较高的荧光量子效率稳定地分散在水中。以酿酒酵母为模型细胞，研究了包载荧光量子点的壳聚糖纳米胶束作为荧光探针的应用，发现壳聚糖荧光纳米胶束能够进入活体细胞内部进行成像。该方法大大简化了疏水性荧光量子点在进行生物成像、诊断等应用时所需的复杂的表面修饰过程，为其应用提供了一种性能优异的纳米载体。此外，本论文还对两亲性壳聚糖纳米胶束作为化妆品辅料的应用进行了初步探讨，研究发现两亲性壳聚糖纳米胶束能够高效包载油溶性抗氧化活性成分，并实现其在水相介质中的缓慢释放。本研究为两亲性壳聚糖衍生物及其自组装纳米胶束的制备与其在生物成像、化妆品中的应用提供了科学依据。