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在生物体系中，超分子自组装是普遍存在的，是形成各种复杂生物功能结构的基础，揭示了复杂的生物体系是如何从原子层面的组分构建而成的。比如由多肽链和功能小分子协同组装成蛋白质复杂精细的四级结构，小分子的脱氧核糖核苷酸依靠碱基对之间特异性识别的氢键形成DNA的双螺旋构型，以及构成一切生物膜结构、靠疏水相互作用组装成的磷脂双分子层等。由此可见，对于一些复杂精细的生理功能，单单依靠某一种分子或结构已经难以实现，必须依赖于不同组分的协同效应，形成一个结构精确、功能协同的超分子体系才能实现。在过去的二十年里，材料科学家们受到自然界中自组装法则的极大启发，并致力于如何巧妙利用这些自组装法则去创造出具有性能可调控的多级结构人工新材料。为了实现这个目的，生物的和人工合成的构建单元都被广泛而深入的研究。 嵌段聚合物作为一种人工合成的构建单元被广泛地地用于自组装的研究领域。具有双亲水性的嵌段聚合物在水溶液中依靠弱相互作用力会形成不同形态和尺寸的聚集体，比如胶束，囊泡等。这些纳米聚集体在药物负载与控制释放领域里有重要应用。这些弱相互作用力包括疏水、氢键、静电和配位相互作用等。除此之外，主客体相互作用也是一种被广泛应用的自组装驱动力。 在自组装过程中，除了一些大分子的聚合物作为构建单元外，一些具有共轭平面的小分子也常常被作为自组装的构建单元，而且往往这些小分子在组装体重起到活性中心的作用，比如卟啉及金属卟啉类化合物。在自然界的生命体中，卟啉和卟啉金属配合物广泛存在，并且对于一些重要生理功能的实现起到至关重要的作用。金属卟啉与蛋白质依靠非共价键作用力协同组装，构成了生物体众多基本活性功能中心，比如血红蛋白的载氧中心是由铁卟啉和多肽链协同组装而成，绿色植物的光合作用功能中心为蛋白质-镁卟啉复合体。不仅如此，众多的酶体系其活性中心都是有含金属卟啉和蛋白质的协同组装体，比如过氧化氢酶，超氧化物歧化酶等。对金属卟啉蛋白质功能中心的研究和模拟，一方面有助于深化和拓宽对具有生物活性组装体结构与功能关系的理解，更重要的是促进性能可控的多级结构人工纳米新材料的开发和应用。本文通过嵌段共聚物，环糊精以及金属卟啉通过多重非共价键相互作用协同组装，构筑新型多级复合胶束体系，实现对氧气的可逆结合与传输的模拟，全文主要分为三个相关工作。 本文首先重点研究了通过嵌段共聚物P EG-b-P(4VP-co-4VPHep)、四-（4-对磺酸基苯基）-卟啉铁(FeⅢTPPS)及β-环糊精之间通过主客体相互作用、静电相互作用在酸性条件下协同组装成在粒径分布较好的复合胶束。进一步，利用梯度透析的方法将胶束溶液由酸性过渡到中性，相应地也实现了去质子化的吡啶基和FeⅢTPPS中心铁配位。再将三价态的FeⅢTPPS还原为二价的FeⅡTPPS，从而成功地构建了载氧活性中心。将氧气通入胶束溶液，氧气就与亚铁卟啉结合，实现氧气的结合，此时如果将大量氮气不断通入，由于氧气分压降低，从而使结合的氧气释放出来，再继续通入氧气，又实现氧气的结合，如此这般，重复氧气-氮气的循环通入，就实现了氧气的多次可逆结合。 第二部分工作采用嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚赖氨酸(PEG-b-PLys)，Heptakis(2，3，6-tri-O-methyl)-β-cyclodextrin(TMCD)环糊精，5，10，15，20-四-（4-对磺酸基苯基）-卟啉钴(CoⅢTPPS)与组氨酸七肽协同组装，构建具有载氧功能的复合胶束体系。TMCD的水溶性比天然环糊精好，而且和客体分子的主客体作用更强，所以在本工作中代替了天然β-CD。组氨酸七肽的作用是与CoⅢTPPS的中心钴配位，而带正电的赖氨酸链段通过静电相互作用与CoⅢTPPS自组装成复合胶束。采用钴卟啉的原因有两点:1）二价钴卟啉的稳定性远远好于二价铁卟啉;2）其结合氧气能力较弱，需要较高的氧气分压，那么相应的释放氧气也较容易，可以在氧气分压较高的情况下释放氧气。本工作由于采用了聚氨基酸和多肽化合物作为组装单元，因此复合胶束体系具有良好的生物相容性和生物可降解性，是对第一个工作的补充和优化。 在第三个工作中，我们首先通过Hummers法制备了可溶于水的氧化石墨烯，并通过酰胺化反应在氧化石墨烯表面修饰咪唑基团。然后在水溶液中与穿套进入环糊精空腔的钴卟啉(CoⅢTPPS)中心钴配位，形成五配位载氧活性中心。当加入嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚赖氨酸(PEG-b-PLys)后，带负电的CoⅢTPPS和带正电的赖氨酸链段静电作用组装得到表面具有胶束的石墨烯复合材料。此石墨烯-胶束复合材料具有负载氧气的能力。此工作是对第二个工作的拓展。