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超分子体系能用作构筑离子／分子传感器件、光电转换器件和能量／信息储存器件的基本模块,对其进行功能化研究，在电化学、光化学、催化科学、模拟酶、生物、医学等研究领域具有重要的意义,是当前科学研究领域的一个热点问题。构筑具有合适功能的纳米超分子组装体,并对其进行深入研究,从而了解、掌握其基本特性及规律,依然是摆在科研工作者面前的重要课题。本论文基于修饰环糊精衍生物,结合碳纳米管以及卟啉,利用超分子非共价的手段,构筑纳米超分子体系,探索它们在生物、医学、环境等领域中的应用前景。同时在论文中还研究了金属配位桥联的环糊精对汞离子的识别行为。论文的具体内容如下：1.简要介绍了超分子化学的发展历史及近况。同时对以天然或修饰环糊精为基础的分子识别与组装,以及基于环糊精衍生物的纳米超分子组装体研究,所取得的重要成果和最新进展进行了概括与评述。2.合成了喹啉基修饰环糊精的Zn2+配合物,利用该配合物良好的水溶性及对汞离子所拥有的特异性选择能力,实现了其作为离子探针,在水溶液及薄膜中对汞离子方便高效的荧光检测。3.选择环糊精钌配合物,利用其对DNA的凝聚能力,通过芘与单壁碳纳米管之间的π-π相互作用将芘贴附在单壁碳纳米管的表面,而后通过金刚烷和环糊精空腔的包结作用,将正电性的β-环糊精钉配合物非共价修饰到单壁碳纳米管的表面,得到一个结构新颖的三元超分子体系。在这个三元超分子体系中,环糊精钌配合物可以凝聚DNA,而单壁碳纳米管具有一维线性的特征,从而实现了在一维空间上对DNA的可控凝聚,同时该超分子体系可以作为非病毒基因输送体系使用。4.使用N-(2-甲基-8-氨基喹啉基)-对-氨基苯磺酰胺修饰的全甲基化-β-环糊精及四磺酸苯基卟啉钠盐,利用多重、多种超分子相互作用力,构筑了环境敏感的供体-受体超分子体系。同时利用光谱的手段,揭示了在这个超分子体系中存在的荧光共振能量传递现象。由于这个超分子体系中的超分子主-客体相互作用在不同环境下是可逆的,因而其可以用作环境敏感材料。细胞染色实验进一步证明了其在细胞内的解离现象,因而这个环境敏感供体-受体超分子体系拥有在生物材料和生物医药等领域的潜在应用价值。5.基于细胞非渗透性金属离子探针(N-(2-甲基-8-氨基喹啉基)-对-氨基苯磺酰胺修饰环糊精,MQAS-β-CD),金刚烷修饰芘(Ad-Py)与单壁碳纳米管(SWCNTs),构筑了超分子组装体MQAS-β-CD-Ad-Py-SWCNTs。超分子组装体的结构通过光谱,X-射线光电子能谱,高分辨透射电子显微镜等手段进行了验证。在该超分子组装体中,利用单壁碳纳米管能通过胞饮作用进入细胞的能力,作为载运平台,输送细胞非渗透性离子探针至细胞内,进行金属离子的探测。并以酵母细胞为细胞模型,用共聚焦显微扫描成像进行染色实验,证实了这一过程。这种基于碳纳米管作为载体,输送负载物进入细胞的方法在生物、医药领域具有重要的意义。