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病毒纳米粒子（即植物病毒和噬菌体）具有明确的化学组成、规整的纳米结构、可修饰的多价表面以及良好的生物相容性，从而成为一类独特的功能材料结构单体。然而，经典的共价化学并不能满足当前发展新型病毒材料的需求。超分子化学是非共价的化学，其中最具代表性的主体-客体分子识别具有可逆性、竞争性和刺激响应性等特点。所以，在本论文的工作中我们尝试将病毒纳米粒子与超分子化学结合起来，希望能将两者的优势互补，从而构建功能型生物纳米材料。在本论文中我们建立了一种基于主体-客体分子识别作用的超分子化学方法，采用超分子化学方法构建了一系列病毒超分子体系，初步探索了它们在生物医学方面的应用。 首先，建立了一种基于β-环糊精与金刚烷分子识别作用的超分子化学方法，证明了非共价相互作用功能化修饰病毒纳米粒子的可行性。通过β-环糊精与金刚烷之间的分子识别作用，可以快捷、有效地在烟草花叶病毒上集成肿瘤靶向配体、荧光成像试剂和化疗药物等功能组分。细胞实验表明，超分子化学多重修饰的烟草花叶病毒具有良好的癌细胞选择性靶向能力和抗癌活性。基于β-环糊精与金刚烷分子识别作用的超分子化学方法是构建以病毒为载体的癌症成像和治疗试剂的有效方法。 然后，通过β-环糊精与偶氮苯之间的分子识别作用，构建了一种由噬菌体M13和透明质酸交联形成的生物水凝胶。M13-β-CD/HA-Azo水凝胶具有光照或竞争性小分子诱导的溶胶-凝胶转变性质。倒置实验和流变测试表明，相比于棒状的烟草花叶病毒，具有更加柔性和细长结构的丝状噬菌体M13能够与透明质酸形成更加强健的水凝胶。M13-β-CD/HA-Azo水凝胶具有良好的细胞相容性，可以作为良好的细胞培养的三维支架材料。基于竞争性小分子诱导的相转变性质，M13-β-CD/HA-Azo水凝胶适用于细胞的三维培养和释放;基于光诱导的相转变性质，M13-β-CD/HA-Azo水凝胶还适用于蛋白药物的光可控释放。 最后，通过β-环糊精与金刚烷之间的分子识别作用，构建了一种以噬菌体M13为纳米支架的基于荧光共振能量转移(FRET)的荧光比色pH纳米传感器。荧光光谱和时间分辨荧光衰减测试表明，在M13纳米支架上发生了从荧光素与罗丹明B的荧光共振能量转移。M13纳米传感器在适用于大部分细胞研究的pH5.0到8.4的范围具有线性及可逆性响应，因而适用于单波长激发的荧光比色pH检测。细胞实验表明，M13纳米传感器可以被细胞有效地摄入而且对细胞内的pH值同样具有响应性。