近年来,超分子化学在生物医药领域取得了长足的发展,被广泛用于疾病标志物的检测,药物的递送等等,为多种疾病的诊断和治疗提供了新的思路。杯芳烃作为第三代超分子大环主体,具有容易修饰、预组织结构优良、键合性质独特等特点,是研究最广泛的几种超分子大环之一。将杯芳烃上缘和下缘分别修饰亲水和疏水基团,能够得到两亲杯芳烃。两亲杯芳烃可以自组装形成胶束、囊泡等,还能与其他两亲分子共组装。通过调节杯芳烃上下缘的亲疏水基团,还能够对两亲杯芳烃的识别和组装性质进行调控。多肽和蛋白是生命的物质基础,是细胞的重要组成成分,也是生命活动的主要承担者。设计合成人工受体对多肽和蛋白实现选择性强键合,对于许多生命过程的调节有着重要的意义。本论文研究了两亲杯芳烃对多肽和蛋白的识别,并成功地将其应用于多肽和蛋白的跨膜转运、淀粉样变病的预防和治疗,以及毒性大分子的解毒。主要研究内容包括:1.概述了杯芳烃的发展及其在生物医药领域的应用,和各种人工受体对多肽和蛋白的识别及应用。2.将有生物活性的多肽或蛋白运输进细胞是治疗疾病的重要方式之一。赖氨酸是蛋白上最容易暴露出来的氨基酸,是多肽和蛋白转运的重要靶点。因此,针对赖氨酸设计激活剂,实现对多肽和蛋白的转运是十分重要的。然而由于赖氨酸的侧链十分亲水,很难跨过细胞膜,同时能够对赖氨酸实现强键合的人工受体也比较少,这都导致对富含赖氨酸的多肽和蛋白的跨膜转运是一个巨大的挑战。根据赖氨酸的结构,设计合成了两亲磺化杯[5]芳烃（sCx5-6C）。sCx5-6C对赖氨酸具有强络合能力（（1.07±0.06）× 104 M-1）,且下缘长度适宜的烷基链使它与磷脂膜有合适的相互作用（（2.09±0.16）× 105 M-1）。以上特性使sCx5-6C成功地激活了富含赖氨酸的多肽和蛋白的跨膜转运。利用人工脂质体验证了 sCx5-6C对寡聚赖氨酸、多聚赖氨酸和富含赖氨酸的蛋白的转运效果;利用细胞验证了sCx5-6C对多聚赖氨酸的转运效果。该工作为多肽和蛋白的递送提供了新的思路。3.阿尔兹海默症是最常见的痴呆类型,也是最受关注的淀粉样变病。β-淀粉样（Aβ）蛋白的纤维化和沉积是阿尔兹海默症发病过程中一个重要的环节。因此,识别Aβ蛋白,抑制其纤维化并解聚Aβ纤维被认为是预防和治疗阿尔兹海默症的重要方法。然而,由于Aβ蛋白位点复杂,构象多变,设计人工受体实现对它的选择性强键合仍是一大挑战。基于Aβ蛋白的氨基酸序列,利用杂多价识别的策略,将胍基修饰的两亲杯[5]芳烃（GCA）和两亲环糊精（CD）共组装形成纳米粒子（GCA-CD）。GCA能够络合带负电的氨基酸:谷氨酸和天冬氨酸,CD能够络合芳香类氨基酸:酪氨酸和苯丙氨酸。这些氨基酸都是Aβ蛋白所富含的,因此,GCA-CD对Aβ蛋白表现出了很强的络合能力（（3.29±0.53）× 1013 M-1）,从而能够抑制Aβ蛋白的纤维化并解聚已经形成的纤维,缓解了 Aβ纤维的细胞毒性,改善了阿尔兹海默症患病小鼠的认知障碍。该工作为阿尔兹海默症的预防和治疗提供了新的材料。4.帕金森症是另一种广受关注的淀粉样变病,在65岁以上人群中发病率达到了 1-2%。α-突触核（α-syn）蛋白的纤维化和沉积是帕金森症发病过程中重要的一个环节。与阿尔兹海默症类似,识别α-syn蛋白,抑制其纤维化并解聚α-syn纤维是预防和治疗帕金森症的重要方法。将上述杂多价识别Aβ蛋白并抑制其纤维化的策略拓展应用于α-syn蛋白,仍然取得了很好的效果,说明杂多价策略具有普适性。该工作为帕金森症的预防和治疗提供了新的材料,并证明了杂多价策略有可能拓展到更多的淀粉样变病的预防和治疗。5.中毒是急诊以及重症监护病房的主要病因之一。超分子化学为解毒提供了新的策略,然而目前超分子解毒的底物多为小分子。针对毒性生物大分子设计合成人工受体,实现对它们的选择性强键合是十分困难的,因为这些大分子通常尺寸较大、位点复杂且构象多变。同样从杂多价识别的策略出发,选用羧基修饰的两亲杯[5]芳烃（CCA）和CD,共组装形成纳米粒子（CCA-CD）。以蜂毒肽为例研究CCA-CD对有毒大分子的解毒作用,发现CCA-CD能够选择性强络合蜂毒肽（（5.14±0.23）× 108M-1）,并提高了蜂毒肽处理的细胞的存活率,减轻了蜂毒肽的溶血毒性,显著提高了蜂毒肽中毒小鼠的存活率。该工作为毒性大分子解毒剂的设计开发提供了新的思路。