脂肪族聚碳酸酯由于具有良好的生物相容性、生物可降解性和机械性能，在外科手术缝合线、骨固定材料以及药物控制释放上已经得到广泛的研究和应用。脂肪族聚碳酸酯的合成方法主要有酯交换法、光气缩合法、环氧化物和二氧化碳加成聚合法以及环状碳酸酯单体开环聚合法。其中，环状碳酸酯单体开环聚合法具有聚合过程热效应低、聚合速度快和产物分子量高等优点，已经成为合成脂肪族聚碳酸酯最主要的方法。通过改变主链的化学结构，聚碳酸酯能够具有优良的物理、化学和生物学性能以满足不同的需要。引入不同的功能基团，譬如羧基、氨基、羟基等，能够给材料提供进一步的化学修饰。目前人们已从甘油、三羟甲基乙/丙烷、季戊四醇、二羟甲基丙酸、二羟基丙酮、糖分子等出发合成各种各样聚碳酸酯，并且这些聚碳酸酯可进一步功能化，使其具有更广泛的物理化学性质和应用价值。在本论文研究工作中，设计和制备了几种功能化脂肪族聚碳酸酯。本论文第一章概述了脂肪族聚碳酸酯的分类、合成方法、功能化改性及其在生物医学上的应用。在第二章中，设计和制备了一种带有聚乙二醇单甲醚侧链的两亲性嵌段-接枝共聚物PCL-b-[DTC-co-(MTC-mPEG)]。首先，苄醇引发ε-己内酯（ε-CL）开环聚合制备单羟基聚己内酯PCL-OH。然后，PCL-OH引发2,2-二甲基三亚甲基碳酸酯（DTC）和聚乙二醇化碳酸酯大分子单体（MTC-mPEG）本体聚合得到目标产物。PCL-b-[DTC-co-(MTC-mPEG)]的主链由生物可降解的聚已内酯和聚碳酸酯组成，侧链是生物相容性良好的聚乙二醇。和其他大分子内酯单体相比，MTC-mPEG的合成比较简单。两亲性嵌段-接枝共聚物PCL-b-[DTC-co-(MTC-mPEG)]在水中自组装形成粒径分布较窄的胶束。在第三章中，通过叠氮化碳酸酯单体的开环聚合制备了一种叠氮化聚碳酸酯，这类聚碳酸酯可进一步和炔基化合物进行点击化学反应。首先，2,2-二叠氮甲基-1,3-丙二醇和氯甲酸乙酯在三乙胺存在下关环合成一种新型的六元环叠氮化碳酸酯单体，2,2-二叠氮甲基三亚甲基碳酸酯（ADTC）。然后，通过ADTC和DTC的开环聚合制备叠氮化聚碳酸酯PADTC-co-PDTC。最后，叠氮化聚碳酸酯PADTC-co-PDTC在溴化亚铜-三乙胺催化下和各种炔基化合物（如丙炔基聚乙二醇醚，丙炔醇，N,N’-二甲基丙炔胺，甲基丙烯酸丙炔酯）发生点击化学反应得到功能化聚合物。因此，本章提供了一种制备功能化碳酸酯聚合物的新方法。另外，聚乙二醇接枝聚碳酸酯PDTC-g-PEG在水中自组装形成稳定的胶束，可以作为药物载体。在第四章中，由聚乙二醇单甲醚引发DTC和ADTC开环聚合，然后聚合物上的叠氮基团和棕榈酸丙炔酯发生点击化学反应合成了两亲性嵌段-接枝共聚物mPEG-b-P(DTC-ADTC-g-Pal)。将mPEG-b-P(DTC-ADTC-g-Pal)的四氢呋喃溶液在水中透析除去有机溶剂得到稳定的胶束溶液。动态光散射测量结果显示胶束尺寸分布较窄。透射电子显微镜照片表明胶束是纳米尺寸的圆球。接枝结构有利于提高载药量和包封率。而且，mPEG-b-P(DTC-ADTC-g-Pal)的毒性较低，其载药胶束释放药物也比较稳定。在第五章中，合成了一种带有二甲氨基侧基的水溶性聚碳酸酯，聚(2-二甲氨基三亚甲基碳酸酯)（PDMATC）。首先，通过2-二甲氨基-1,3-丙二醇和三光气在三乙胺存在下关环制备六元环碳酸酯单体，2-二甲氨基三亚甲基碳酸酯（DMATC）。然后，DMATC在脂肪酶Novozym-435催化下本体开环聚合得到水溶性脂肪族聚碳酸酯PDMATC。PDMATC不仅毒性较低，而且具有良好的降解性。由于不需要对功能基团进行保护和脱保护，单体和聚合物的制备过程相当简单。在第六章中，设计合成了主链可生物降解的阳离子聚碳酸酯。首先，2-氨基-1,3-丙二醇和甲基丙烯酰氯反应制得2-甲基丙烯酰氨基-1,3-丙二醇，再用氯甲酸乙酯在室温下发生关环反应得到2-甲基丙烯酰氨基三亚甲基碳酸酯（MATC）。MATC在二氯甲烷溶液中用1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）催化开环聚合得到聚(2-甲基丙烯酰氨基三亚甲基碳酸酯)（PMATC）。然后，利用侧基双键和乙二胺或者低分子量PEI的迈克尔加成反应分别制备了带有乙二胺侧基的阳离子聚碳酸酯PTMC-EDA以及带有PEI侧链的聚碳酸酯PTMC-PEI。它们具有与不可降解的25kDa PEI类似的结合pDNA能力，但对细胞的毒性要低得多，加之其生物可降解的主链结构，有望成为高效低毒的基因载体。在第七章中，用Pluronic引发2-甲基-2-苄氧羰基-三亚甲基碳酸酯（MBC）开环聚合，然后催化氢化脱掉苄基，再利用羧基和间氨基苯硼酸反应制备了苯硼酸功能化两亲性嵌段共聚物Pluronic-PMCC-BA。Pluronic-PMCC-BA在水中通过自组装形成稳定的胶束。由于聚碳酸酯链上只有三分之一的羧基键合了苯硼酸，剩下三分之二还是羧基，聚碳酸酯片段具有良好的亲水性，所以苯硼酸基团在胶束的壳表面。位于聚合物胶束壳上的苯硼酸基团能够有效地识别HepG2细胞并促进药物进入细胞。