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自从超分子化学被发现以来，它已经被应用于许多研究领域。在过去二十年中，科学家们已经致力于基于非共价相互作用（氢键相互作用，静电作用，疏水/亲水相互作用，主客体作用）的超分子系统的构建及其在生物医学中的应用。由于主客体相互作用独特的可逆性和适应性，所以基于其构建的超分子体系已经演变成具有不同功能的组装体，以满足生物医学应用中的特定需求。大环分子在超分子化学中扮演重要的角色，其在生物医学应用中亦具有自身独特的优势，其不仅增强药物的水溶性，而且可以调控药物的释放速率和生物利用度。通过化学官能化，这些大环分子可以被赋予新的性能，例如高水溶性和生物相容性等。如今基于主客体相互作用的生物医学应用主要集中在环糊精，葫芦脲和杯芳烃等大环化合物领域，但是，基于柱芳烃的生物医学应用相对报道较少。自从2008年柱芳烃被发现以来，其现已被研究者们尝试应用于生物医学等领域，例如，生物成像、催化、药物释放系统和光捕获系统等。尤其是水溶性和两亲性柱芳烃的出现，为生物医学应用的发展提供了更多的可能性。光动力治疗(PDT)是一种非侵入性癌症治疗技术，在过去几十年里已经引起了人们的极大关注。但是，基于柱芳烃的光动力治疗还很少被研究报道。本论文通过“自下而上”的策略构建了一系列基于柱芳烃主客体化学作用的功能性超分子纳米粒子，进一步研究了其在光动力学治疗方面的应用。本论文主要开展了以下四方面的研究内容: (1)通过可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)和酯化反应，我们分别合成了聚苯乙烯连接的百草枯分子(PS-EV)均聚物和柱[5]芳烃作为末端基团修饰的聚乙二醇(PEG-P[5]A)均聚物。通过两个均聚物在水溶液中基于柱[5]芳烃的主客体相互作用的正交组装，我们成功地构建了还原响应性超分子两嵌段共聚物。具有亲疏水链段的超分子两嵌段共聚物可以在水溶液中自组装成类细胞结构的自组装形态，其中作为细胞核的球形胶束嵌入作为细胞膜的囊泡中。另外，类细胞结构的自组装体在还原性条件下可以解离成球形聚集体，并进一步用于模型药物分子的包封和控制释放。 (2)通过末端修饰有季铵盐基元的卟啉分子(TPP-QAS)和水溶性的柱[5]芳烃(WP5)之间的主客体相互作用，我们构建了pH可激活的超分子两亲性光敏剂系统。此光敏剂系统在酸性环境下可以有效地释放和激活作为线粒体靶向的光敏剂TPP-QAS，以增强光动力治疗(PDT)。另外，由于TPP-QAS亲脂性阳离子的特性和正常细胞比癌细胞的线粒体膜电位更高，被激活的TPP-QAS会优先积累在癌细胞线粒体中。在特定波长的光辐照下，单线态氧(1O2)可以在线粒体中原位产生，进一步增强了PDT疗效，导致线粒体膜电位降低，进一步造成癌细胞死亡。因此，这项工作提出了一种能够有效地增强光动力治疗效率的新方法。 (3)通过利用连接有吡啶盐分子的焦脱镁叶绿酸(PPhA-Py)和生物相容性柱[5]芳烃(P[5]A)的主客体络合作用，我们设计和合成了两亲性超分子光敏剂体系。此超分子体系可以在水溶液中自组装成囊泡。有趣的是，此囊泡自组装体可以抑制PPhA-Py的聚集，并进一步增强它产生单线态氧的能力。此外，通过主客体络合作用，我们在超分子囊泡表面装饰癌细胞靶向配体，以构建多功能性光敏剂平台，进而形成具有生物相容性，靶向能力和抑制光敏剂聚集的超分子光敏剂。 (4)通过可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)和亲核取代反应，我们分别合成了聚寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯连接的柱[5]芳烃分子(P[5]A-POEGMA-RGD)和百草枯修饰的含多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS-(EV)8)。通过主体分子柱[5]芳烃(P[5]A)和客体分子百草枯之间的主客体络合，我们制备了两亲性还原响应性超分子星型聚合物(P[5]A-POEGMA-RGD(∈)POSS-(EV)8)，其可以在水溶液中进一步自组装成球形纳米粒子，将可以被用作疏水性焦脱镁叶绿酸(PPhA)光敏剂的药物递送载体。