复合无机药物载体由于其稳定的理化性质和丰富的功能性等特点，近年来受到了广泛的关注。在设计制备复合无机药物载体时，需要重点关注它们在使用过程中的稳定性以及药物释放性能。因此，研究复合无机药物载体的界面相互作用机理以及药物在载体中的扩散机理对复合无机药物载体的设计制备具有重大的意义。然而目前通过实验的方法对这种界面相互作用和扩散过程的机理进行研究还是比较困难的。分子动力学模拟作为一种计算机模拟方法很适于研究上述的界面及扩散问题。它是一种确定性的模拟方法，严格遵循牛顿运动方程，系统中所有原子的运动均符合正确的物理依据，因此十分适合研究界面相互作用和扩散过程。分子动力学模拟通过记录原子在不同时间下的受力和位置可以计算出界面相互作用能、原子对距离、扩散系数等。对这些计算结果进行分析即可在分子原子水平上研究界面相互作用以及扩散过程的机理。本论文采用分子动力学模拟的方法研究了几种复合无机药物载体的界面相互作用和药物在载体中的扩散过程，主要内容包括：（1） Fe3O4作为一种生物相容的无机磁性材料。近年在来被大量用于制备磁靶向复合药物载体。Fe3O4与其它材料复合后形成的界面的稳定性是关系磁靶向复合药物载体性能的关键因素。由于Fe3O4主要沿（111）、（110）和（001）晶面生长，并且表面各向异性的存在导致了最后形成的Fe3O4（111）、（110）和（001）表面的活性存在差异。因此在研究Fe3O4复合材料的界面性质时，首先要确定Fe3O4活性最高的一种表面，以确保在结果准确有效的前提下简化计算。壳聚糖作为一种天然的生物相容材料常用于各种生物医用领域。壳聚糖分子链上带有大量的羟基和氨基，有利于测试它与Fe3O4不同表面之间的相互作用差别。选择壳聚糖分别与Fe3O4（111）、（110）和（001）表面作用，进行相互作用的分子动力学模拟。通过计算界面的相互作用能发现，Fe3O4（111）表面与壳聚糖的相互作用能远大于Fe3O4（110）和（001）表面，并且Fe3O4（110）和（001）表面与壳聚糖之间的界面相互作用能较为接近。这意味着Fe3O4（111）表面的活性最强，当壳聚糖与Fe3O4进行复合时，壳聚糖主要与Fe3O4（111）表面发生相互作用。为了研究产生这种差异的原因，利用径向分布函数比较分析了Fe3O4（111）和（110）表面与壳聚糖的相互作用机理。结果表明，壳聚糖可以通过羟基和氨基与Fe3O4（111）和（110）表面的氧和铁原子发生氢键和一些其他的分子间相互作用。但是相比Fe3O4（110）表面而言，Fe3O4（111）表面与壳聚糖之间形成的氢键更强，同时Fe3O4（111）表面与壳聚糖之间形成的其他的分子间相互作用也更强。结合界面相互作用能可见，Fe3O4（111）表面的氧和铁原子具有更高的活性，因此在后续的章节中我们选择Fe3O4（111）表面用于研究其他材料与Fe3O4之间的相互作用。（2）高分子材料与Fe3O4纳米粒子进行复合应用于生物医用领域时，通常有两种形式：Fe3O4纳米粒子嵌入到高分子材料中；高分子材料包覆在Fe3O4纳米粒子表面。无论哪种形式，高分子材料与Fe3O4纳米粒子之间的界面性质将直接影响制备得到的复合材料的性能。当这类复合材料应用于药物载体时，主要是采用高分子材料包覆Fe3O4纳米粒子的形式。此时包覆层的形态也会影响高分子材料@Fe3O4复合药物载体的性能。采用分子动力学模拟的方法研究了六种常用的医用高分子材料（葡聚糖、壳聚糖、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚乙二醇和聚乙烯亚胺）与Fe3O4（111）表面的相互作用，并分析了医用高分子包覆层的形态。通过计算界面相互作用能和径向分布函数发现，含有羟基和氨基的葡聚糖和壳聚糖除了可以与Fe3O4（111）表面形成铁-氧和铁-氮分子间相互作用之外，还可以与Fe3O4（111）表面形成氢键，因此与Fe3O4（111）表面之间的相互作用更强。通过分析模拟快照、浓度剖面和均方位移发现，高分子链的蠕动能力是决定医用高分子材料在Fe3O4（111）表面分布状态的主要因素。分子链刚性较强的医用高分子材料（如葡聚糖、壳聚糖、聚乳酸等）在Fe3O4（111）表面蠕动性较弱，最终在表面形成疏松多孔的包覆层；分子链的柔性较强的医用高分子材料（如聚乙二醇等）在Fe3O4（111）表面蠕动性较强，最终在表面形成较致密的包覆层。因此由模拟结果可以预测，在制备医用高分子@Fe3O4复合药物载体时，选择带有羟基或氨基并且分子链刚性较强的医用高分子材料有利于复合载体的稳定和药物的负载。（3） Fe3O4纳米微球作为一种生物相容的高磁响应无机材料具有很大潜力用于制备磁靶向复合药物载体。石墨烯类材料由于其独特的二维片层结构和良好的生物相容性使它在药物传输领域展现出了广阔的应用前景。将两者复合制备石墨烯@Fe3O4纳米微球将会兼具优秀的药物负载能力和磁靶向功能。本论文利用分子动力学模拟研究了石墨烯和氧化石墨烯与Fe3O4（111）表面之间的相互作用，并比较分析了石墨烯和氧化石墨烯以不同方向吸附于Fe3O4（111）表面时对它们吸附后形态的影响。通过界面相互作用能和径向分布函数分析发现，相比石墨烯而言，氧化石墨烯与Fe3O4（111）表面的相互作用更强。这是因为氧化石墨烯边缘的羧基与Fe3O4（111）表面发生了较强的相互作用。模拟快照和界面相互作用能分析表明，氧化石墨烯和石墨烯以平行于表面的方向吸附于Fe3O4（111）表面时，氧化石墨烯和石墨烯均可以完全平整地吸附在Fe3O4（111）表面，并且界面相互作用能较高。而当氧化石墨烯和石墨烯以垂直于表面的方向吸附于Fe3O4（111）表面时，两者均呈现出一种折叠的形态，并且界面相互作用能较低。聚乙二醇和聚乙烯亚胺的再修饰模拟表明，聚乙烯亚胺在氧化石墨烯和石墨烯表面的分布更加均匀，并且与氧化石墨烯和石墨烯的相互作用更强。因此由模拟结果可以预测，在设计制备石墨烯/氧化石墨烯@Fe3O4纳米微球复合药物载体时，选择使用氧化石墨烯，并采用适宜的搅拌速度诱导氧化石墨烯以平行于Fe3O4表面的方向进行吸附，可获得界面更加稳定的复合药物载体。此外还可以利用聚乙烯亚胺对复合药物载体进行再修饰以进一步增强其功能性。（4）对介孔二氧化硅基药物载体的孔道进行封盖是一种十分有效的控制药物释放的方法。但是由于封盖材料自身性质的限制，制备得到的封盖介孔二氧化硅基复合药物载体往往会出现封盖不完全的问题。石墨烯类材料作为一种二维纳米材料不但具有良好的生物相容性，而且它的单层片状结构十分利于大面积纳米孔道的封盖。所以利用石墨烯类材料封盖介孔二氧化硅将可有效解决封盖率低下的问题。利用分子动力学模拟比较研究了四种石墨烯类材料（氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、巯基改性氧化石墨烯、巯基改性还原氧化石墨烯）封盖三种介孔二氧化硅材料（介孔二氧化硅、氨基改性介孔二氧化硅和巯基改性介孔二氧化硅）孔道的过程，并利用金纳米粒子对石墨烯类材料@介孔二氧化硅材料的表面进行了再修饰模拟。结果表明，四种石墨烯类材料均封盖住了三种介孔二氧化硅材料表面的孔洞。通过对界面相互作用能和径向分布函数的分析发现，氧化石墨烯和还原氧化石墨烯与介孔二氧化硅表面主要形成了氢键相互作用，氧化石墨烯还与介孔二氧化硅表面形成了一些其它的分子间相互作用。对介孔二氧化硅表面进行氨基改性可以增强它与氧化石墨烯和还原氧化石墨烯之间的相互作用，增强界面的稳定性。对氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和介孔二氧化硅表面进行巯基改性后，不但没有影响氧化石墨烯和还原氧化石墨烯与介孔二氧化硅表面之间氢键的形成，而且还增加了巯基间的相互作用，使得界面的稳定性有了较大的提高。同时可以推测，在适宜的条件下，两个巯基之间会进一步反应形成二硫键，使得封盖复合药物载体具有还原响应性。通过对界面相互作用能分析发现，金纳米粒子的引入不但可以增加石墨烯类材料@介孔二氧化硅类材料复合药物载体的功能性，而且可以在一定程度上增强复合药物载体的界面稳定性。因此由模拟结果可以预测，石墨烯类材料可以有效地封盖介孔二氧化硅的孔道。经过巯基改性后的石墨烯类材料与介孔二氧化硅材料之间形成的界面更加稳定，而且有机会形成具有还原响应性的界面。封盖后的复合药物载体的表面还可以利用金纳米粒子进行功能化再修饰。（5）介孔二氧化硅作为一种常用的无机药物载体近年来多用于与其它功能性材料复合，制备多功能介孔二氧化硅基复合药物载体。在这些介孔二氧化硅基复合药物载体中，药物的装载和释放功能主要由介孔二氧化硅部分承担，其它材料仅为复合药物载体提供其它的功能，如磁响应等。因此，研究药物在介孔二氧化硅孔道中的扩散行为对设计制备介孔二氧化硅基复合药物载体具有重要意义。本论文利用分子动力学模拟研究了模型药物布洛芬在介孔二氧化硅孔道中的扩散行为。通过模拟快照和能量分析发现，布洛芬在介孔二氧化硅孔道中扩散时始终贴着孔道内壁进行运动，并且在扩散过程中布洛芬与介孔二氧化硅孔道内壁之间的平均相互作用能几乎不变。通过比较分析布洛芬在不同直径和孔道内壁性质的介孔二氧化硅孔道中的扩散过程发现：①布洛芬的扩散系数随着水的扩散系数的增加而增加，而水的扩散系数则与介孔二氧化硅的孔径大小有关，孔径越大水的扩散系数越大。②布洛芬与介孔二氧化硅孔道内壁之间的相互作用越强，布洛芬的扩散系数越小。因此由模拟结果可以预测，在设计制备介孔二氧化硅基复合药物载体时，可以根据药物的性质通过改变介孔二氧化硅材料的孔径和孔道内壁化学性质调节药物在孔道中的扩散行为，进而获得所需的药物在体内的释放速率。