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星形聚合物因其特殊的化学结构和独特的物化性质,在药物递送、基因递送和成像诊断等领域具有潜在的应用前景。星形聚合物纳米胶束递送系统是复杂的多组分体系,其性质不仅取决于聚合物的微观分子结构,还与递送系统的微介观结构有关。本论文结合实验、理论分析和DPD模拟,遵循“分子-介观-宏观”层次递进的思路,设计和制备了具有明确结构、pH响应性和良好生物相容性的星形聚合物及其纳米胶束药物/基因递送系统,并深入探究了聚合物微观分子结构与胶束微介观结构和宏观载药/释药性能之间的关系,以及胶束微介观结构和形貌的形成机制。基于人体正常组织和肿瘤组织的pH差异,设计和合成了新型pH响应六杂臂（PCL）3（PDEAEMA-b-PPEGMA）3和四杂臂（PCL）2（PDEAEMA-b-PPEGMA）2星形聚合物。以疏水性抗癌药物阿霉素（DOX）作为模型药物,通过透析法制备聚合物纳米载药胶束。PCL疏水内核用以包载DOX;亲水嵌段PPEGMA形成胶束外壳,有效增加壳层密度,提高胶束的稳定性;PDEAEMA形成的中间层响应pH变化控制药物释放。表征和分析了聚合物和胶束的pH响应性、粒径、zeta电位、载药量、包封率和释药性能等。结合实验和DPD模拟深入研究了载药胶束的pH响应释放机理。两种星形聚合物载药胶束都表现出良好的pH敏感性,在pH 7.4（人体正常血液环境）下PDEAEMA为疏水性,使胶束结构紧密,减缓药物释放,而在pH 5.0（肿瘤酸性环境）下PDEAEMA质子化,亲水性增强,胶束结构松散,从而加速DOX的释放。体外抗癌效果和胞内分布研究显示载药胶束对HepG2细胞有良好的抑制作用。用于肿瘤早期诊断和治疗的诊疗一体化体系为患者提供更安全、低毒、有效的诊疗方法。设计和合成了β-环糊精（β-CD）为内核的21臂星形聚合物β-CD-（PCL-b-PAEMA-b-PPEGMA）21用以同时包载CT成像剂金纳米粒子和DOX。研究了聚合物、单分子胶束和金纳米粒子的制备、载药/释药性能等。该聚合物在溶液中形成“核-中间层-壳”三层结构的单分子胶束,粒径约为10.5 nm。利用PAEMA的伯胺基原位制备了稳定的金纳米粒子;同时伯胺基还能在肿瘤酸性环境下质子化,加速了药物的释放。体内外抗癌活性和CT成像分析显示,β-CD-（PCL-b-PAEMA-b-PPEGMA）21/Au/DOX对肿瘤生长有明显的抑制作用,且具有高效的CT成像功能。结合实验和DPD模拟进一步探讨了微/介观尺度下单分子胶束的形成过程和机制、金纳米粒子和药物在胶束中的分布规律,多尺度分析了聚合物单分子胶束诊疗一体化体系的结构-性能关系。聚合物载体协同递送抗原编码的DNA和免疫调节剂（免疫药物）在推动基因免疫治疗和疫苗等领域有重大意义。设计了β-CD-（PCL-b-PAEMA-b-PPEGMA）21和β-CD-（PCL-b-PAEMA）21聚合物及其胶束用于DNA和免疫药物咪喹莫特（IMQ）的协同递送。PAEMA既能作为pH响应嵌段促进IMQ在溶酶体中的释放,又可通过静电作用与带负电的DNA形成胶束/DNA复合物。研究了胶束体系对IMQ的包载与释放、复合物的绑定能力和基因转染效率、细胞毒性及IMQ对转染效率的影响。结果显示,β-CD-（PCL-b-PAEMA）21较β-CD-（PCL-b-PAEMA-b-PPEGMA）21在更低的N/P下形成稳定的复合物,并拥有更高的基因转染效率,IMQ的存在能有效提高基因转染效率。在此基础上,进一步对聚合物的嵌段结构和比例进行了调整,设计了β-CD-（PLA-b-PDMAEMA-b-PEtOxMA）21单分子胶束结构,有效增强了基因的绑定和转染能力。本文结合实验技术、理论分析和DPD模拟,通过系统设计和构建新型pH响应星形聚合物及其胶束药物/基因递送系统,多角度深入探究了分子结构与介观结构和宏观性能之间的多尺度关系,揭示了分子结构、胶束结构对递送系统性能的影响。研究结果有助于指导满足目标性能需求的星形聚合物分子结构和纳米胶束结构的设计和优化,为星形聚合物胶束药物/基因递送系统的构建、系统研究和应用提供设计思路、理论支持和技术基础。