分子自组装及分子间协同组装已广泛涉及纳米科学、分子生物学以及物理化学等领域,包括纳米颗粒、小分子、低聚物以及聚合物的自组装。通过分子自组装可以在纳米级尺度上组装形成高度结构化的材料,它们具有良好的生物相容性、可生物降解性以及环境安全性,这些材料在纳米科学领域及生物领域具有广阔的应用前景。脂质体即为典型的分子自组装体,当分散于水中的磷脂分子浓度超过其临界聚集浓度（CAC）时,经搅拌后两亲分子的亲脂基团和亲水基团会自发自组装成高度有序的双层脂分子的球形脂质体封闭结构。脂质体具有生物相容性、可生物降解性以及可以包封亲水性或疏水性药物的优良特性,因此,已广泛应用于药物递送载体、化妆品以及食品等行业。然而,磷脂分子自组装结构由于易聚集、易融合等因素稳定性较差,使其作为药物递送载体等用途受到限制。因此,通过有机/无机物修饰脂质体,以提高其稳定性受到了广泛关注。广泛阅读国内外文献可以看到,大多数研究者采用“两步法”的修饰方法,在脂质体外表面进行有机硅氧烷的外部沉积法或预先制备SiO2纳米颗粒再进行沉积,操作步骤繁琐且未深入探究分子组装行为。基于以上现状,受到自然界硅藻生物二氧化硅壳层独特结构的启发,本课题组利用“内部界面限域法”一步协同组装构筑功能性人工硅藻材料,并进一步探究外源分子与磷脂双层的组装机理。具体而言,本研究工作包括以下三个部分:（1）将有机硅氧烷APTMS引入磷脂双层内部,经原位水解-缩合过程形成SiO2薄层,协同共筑形成APTMS-人工硅藻材料。利用冷场扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析、静态荧光分光光度计等测试方法辅助研究,以探究APTMS与磷脂双层相互作用的机理。在分子水平上,借助循环伏安法（CV）、阻抗谱（EIS）、π-A曲线等技术对APTMS-人工硅藻材料的构筑机理进行了深入探究。经过试验探究表明,所制备的APTMS-人工硅藻材料稳定性增强、可压缩性降低,可将其作为长效稳定的药物载体应用到药物输送以及缓释等方向。（2）此外,为作为药物递送良好载体的脂质体提供合适的基质也受到了越来越多研究者的关注,有研究人员指出,水凝胶可改善脂质体的机械稳定性并能够实现在特定刺激响应下靶向释药的功用。将制备得到的APTMS-人工硅藻通过物理复合方法负载于具有温敏性的水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）三维网格当中,形成APTMS-人工硅藻复合水凝胶。利用冷场扫描电子显微镜、Zeta电位分析仪以及静态荧光分光光度计等测试方法辅助研究,以探究APTMS-人工硅藻复合水凝胶的温控缓释性能。分析结果显示,从冷场发射扫描电子显微图片中可以看到,APTMS-人工硅藻很好地负载于PNIPAM水凝胶的网格中,分布均匀有致,形成了 APTMS-人工硅藻复合水凝胶材料。通过Zeta电位分析仪以表征APTMS-人工硅藻与PNIPAM水凝胶之间的相互作用情况,从不同样品的Zeta电位分布可以看到,APTMS-人工硅藻与PNIPAM水凝胶之间有良好的电荷相互作用,能够有效键合。进一步通过荧光光谱分析以探究所制备的APTMS-人工硅藻复合水凝胶的应用效果,从所测得不同温度下的荧光光谱强度分析来看,当温度高于PNIPAM水凝胶的相转变温度时,荧光强度明显增强,说明所包含的模拟药物大量释放,这就表明所制备的APTMS-人工硅藻复合水凝胶具备良好的的温控缓释性能,能够应用于经皮释药等医药方向。（3）基于以上研究可知功能性硅氧烷与磷脂双层相互作用的大致模式,一般而言,功能性硅氧烷于磷脂双层疏水区域进行水解-缩合反应形成Si-O-Si薄层,在加固脂质体的同时,能赋予脂质体一定的功能性,所制备的复合材料兼具稳定性和功能性。因此,本部分工作选择尾链带有不同功能基团的有机硅氧烷MAPTMS、TEOS作为硅源,分别将其引入磷脂疏水双层中一步协同组装构筑MAPTMS-人工硅藻、TEOS-人工硅藻材料。借助荧光光谱分析、电化学工作站、L-B拉膜机以及GROMACS软件分子动力学模拟方法进行表征,经过实验数据与分子模拟数据比较分析,分别探究三种有机硅氧烷（APTMS、MAPTMS、TEOS）与磷脂双层协同组装构筑机理及其界面行为异同。根据以上探究,能说明TEOS、APTMS、MAPTMS三种不同的硅氧烷与磷脂双层相互作用的模式和机理,这为功能性硅氧烷与磷脂双层相互作用提供了普遍的规律。并且,指出了所制备的三种功能性人工硅藻的应用范围和前景,这对后续的功能性人工硅藻材料的研究提供了一定的思路和方向。本研究内容为提高传统脂质体机械稳定性、刺激响应性药物缓释系统脂质体复合水凝胶的制备提供了有效帮助,这将有助于功能性人工硅藻材料的生产及刺激响应性药物缓释系统的开发。