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药物化疗一直是治疗癌症的一种重要手段。但是大部分抗癌药物均为疏水性化合物,存在水溶性差、毒副作用大等缺点,因而在临床上的应用受到很大限制。为此,开发新型药物传输系统对于改善抗癌药物的临床应用具有十分重要的意义。由两亲性嵌段聚合物在水溶液中自组装形成的聚合物胶束因具有典型核-壳结构、稳定性好、载药量高、粒径小、毒性低等特点,已成为难溶性抗癌药物的理想输送体系。本论文选用小分子抗癌药物阿霉素(DOX)为模型药物,三嵌段多肽共聚物二十二碳六烯酸共轭肽(DHA-Hisx Lysx)作为疏水性抗癌药物的载体。综合运用多尺度计算机模拟、实验技术与理论分析来研究聚合物分子结构、胶束的介观结构与性能关系、胶束结构调控等关键问题,为设计高效纳米载药胶束提供理论基础与有效方法,促进新型纳米载药系统的开发与应用。论文主要工作如下:采用耗散粒子动力学方法(DPD)模拟研究了DHA-His10Lys10载药胶束在水溶液中的形成过程,以及药物(DOX)含量与水含量的改变对胶束形成的影响。通过DPD模拟研究,提出了载药胶束的形成机理,认为胶束的形成过程可分为四个阶段,即高度分散阶段、聚集体形成阶段、小胶束形成阶段、完整胶束形成及稳定阶段。不同的药物摩尔分数和水摩尔分数使聚合物载药胶束相应地呈现出球状、柱状及层状结构。三嵌段多肽共聚物DHA-Hisx Lysx中的组氨酸链段(histidine)是pH敏感链段,其在pH>6.0的环境下表现出疏水性,在pH<6.0的环境下表现出亲水性。由该多肽分子自组装形成的pH敏感聚合物胶束可利用肿瘤部位微环境的不同而实现靶向给药,从而提高抗癌药物的生物利用率并降低药物对正常组织器官的毒副作用。仍以pH敏感聚合物胶束DHA-Hisx Lys10(x=0,5,10)和阿霉素作为研究体系,结合介观模拟和实验技术探讨pH敏感载药胶束的结构-性能关系。模拟方法可直观描述实验难以观察到的现象,以协助药物传输系统的设计与开发,有效缩短开发周期。实验与DPD模拟结果表明,pH敏感嵌段比例、pH值变化对载药胶束微观结构及药物在胶束中的分布有显著影响。当pH>6时,组氨酸链段呈疏水性,所形成的胶束结构致密且稳定,有利于包裹药物,而且随着组氨酸嵌段长度的增加,胶束的平均粒径增大即载药量增大;当pH<6时,组氨酸链段因质子化作用而转变为亲水链段,所形成的胶束结构不规则且膨胀,有利于释放药物。实验研究发现,pH值从7.4降低到5.0可加速载药胶束中药物的释放,这与模拟结果相吻合。采用多尺度模拟方法(DPD模拟和Blends模拟)预测在不同pH值条件下,pH敏感聚合物DHA-Hisx Lys10(x=5,10,15,20)和疏水药物DOX的相容性,这有助于指导pH敏感聚合物分子结构及自组装胶束结构的设计和调控,使其满足目标性能需求,并为新型药物输送体系的研究和开发提供设计思路及方法。多尺度模拟结构表明,当pH>6.0且组氨酸链段长度处于10-15这个区间时,pH敏感聚合物DHA-Hisx Lys10与疏水性药物DOX的相容性最好,即表示此时两者形成的pH敏感载药胶束结构最稳定、载药量最高、包封率最好,这能让更多的抗癌药物到达肿瘤部位,极大提高药物生物利用率。