聚合物的高级拓扑结构对其理化性质、自组装行为和自组装体的性能均具有显著的影响,因此开展具有高级拓扑结构的大分子的设计和精准合成无论是对高分子科学的基础研究还是对高分子材料的应用研究均具有颇为重要的意义。在已报道的各种聚合物高级拓扑结构中,环状及其衍生的拓扑结构由于聚合物链末端的缺乏,而赋予了聚合物显著不同于传统线性聚合物的理化性质,如流体力学体积小等,因而引起了国内外学者们广泛的关注。然而,目前在含环高分子的精准可控合成方面仍存在一定的挑战,这限制了含环高分子的应用及其构效关系研究。为了解决上述问题,本学位论文设计合成了一系列新型含环高分子,并系统研究了其拓扑结构对聚合物在水溶液中的自组装行为的影响,且评价了其自组装胶束作为药物载体在体外的治疗性能。学位论文各章具体研究内容和主要结果如下:1.在第一章中,我们综述了环状聚合物的合成方法,环状结构对聚合物自组装行为的拓扑效应,环状衍生拓扑结构聚合物的研究现状以及环状聚合物的潜在应用。2.在第二章中,我们通过开环聚合（ROP）和双官能团双分子偶联反应相结合的方法,制备了环状两亲性二元嵌段共聚物,环状（聚（乙二醇）-b-聚（ε-己内酯））（c（PEG-b-PCL））。该聚合物亲水和疏水段的分子量之比为2:1,其水相中的自组装行为研究表明:环状聚合物c（PEG-b-PCL）和线性对照组PEG-b-PCL在水溶液中自组装都形成了球形胶束,但环状聚合物的临界胶束浓度（CMC）较小,其自组装胶束的粒径较大。以抗癌药物阿霉素为模型药的体外载药和释药,细胞内吞,体外细胞毒性和聚合物降解实验结果表明,与基于线性类似物的胶束相比,环状聚合物胶束具有更高的药物负载量,但载药胶束表现出更为缓慢的药物释放速率,同时在HeLa细胞中的内吞量更高,对HeLa细胞的体外细胞毒性较大,且体外降解缓慢。基于环状聚合物载体的上述性质是由于环状拓扑效应。因此,本章工作不仅提供了合成环状两嵌段共聚物的方法,同时揭示了环状拓扑结构对共聚物自组装行为及其载药胶束体外抗肿瘤效果的影响。3.考虑到上章工作中制备得到的环状结构对共聚物亲水链段的链运动有约束,可能会影响其自组装胶束的稳定性。因此,在第三章中,我们通过链内Cu（I）催化的叠氮-炔环加成（CuAAc）点击环化合成了以单一疏水聚（ε-己内酯）环（cPCL）为蝌蚪头部,线性亲水聚（乙二醇）链段（PEG）为蝌蚪尾巴的两亲性蝌蚪状聚合物mPEG-b-cPCL,以期进一步提高聚合物胶束的稳定性和载药量。线性和蝌蚪形共聚物的自组装行为,体外载药和释药及降解行为的对比研究表明,蝌蚪形聚合物形成的胶束具有较高的稳定性,载药量和较慢的降解速率。因此,本章工作揭示了环状疏水分子对自组装胶束性能的拓扑效应,同时开发了一种通过引入环状疏水段来增强聚合物胶束稳定性的方案。4.基于第三章的研究,我们进一步调整聚合物拓扑结构为哑铃形,希望通过增加聚合物链中疏水环的数量进一步改善聚合物胶束作为药物载体的性能。通过c PCL-N₃和Alkynyl-PEG-Alkynyl的分子间点击偶联反应得到两端为疏水大环PCL的目标哑铃形共聚物cPCL-b-PEG-b-cPCL。与线性聚合物PCL-b-PEG-b-PCL和具有一个疏水PCL环的蝌蚪形聚合物mPEG-b-cPCL相比,哑铃形共聚物自组装形成的胶束在稳定性,载药量和体外药物释放等方面的性能更为优异,最重要的是,其载药胶束对HeLa细胞表现出较大的体外细胞毒性。因此,本文提出了一种合成两端为疏水大环的两亲性哑铃形聚合物的有效方法,并揭示了引入两个疏水大环PCL对共聚物作为药物载体控释性能的提高。5.基于课题组前期的研究,引入疏水PCL环和亲水POEGMA环都有利于增强聚合物自组装胶束的稳定性和载药量。因此,本章工作我们通过分子间点击偶联反应将亲水和疏水两个环连接在一起,制备得到了两亲性杂“8”字形共聚物cPOEGMA-b-cPCL,以研究亲疏水链段同时成环是否能进一步提升聚合物胶束的性能。通过体外载药和药物释放,细胞摄取,体外细胞毒性及降解实验,评价了8字形聚合物自组装形成的胶束在药物控释方面的应用潜力。结果表明,与线性POEGMA-b-PCL和具有单一亲水环的蝌蚪形cPOEGMA-b-PCL相比,8字形cPOEGMA-b-cPCL的载药胶束在HeLa细胞中的内吞量大且体外细胞毒性较高。最重要的是,8字形cPOEGMA-b-cPCL自组装形成的胶束具有超高的稳定性,这主要是因为环状POEGMA链段所具有的较大的空间位阻效应抑制了水介质中氢离子由水的外环境,经由环状亲水POEGMA链段,最终扩散到环状疏水PCL链段的这一过程,进而极大延缓了在我们前面工作中发现的环状PCL链段的两阶段降解行为的发生。因此,本章工作不仅开发了一种有效合成生物相容性良好且结构明确的两亲性杂8形共聚物的方法,而且首次报道了通过调节聚合物链中不可降解链段的拓扑结构来调整共聚物的降解性能。6.基于前面几章的工作,本章工作中我们通过两亲性大分子的链内点击环化制备了基于拓扑受限程度更大的哑铃形和θ形混合结构的共聚物cPCL-b-PEG-b-cPCL/c（PCL-b-PEG-b-PCL）,以进一步研究聚合物的拓扑结构与其性能间的关系。TEM观察和DLS测试表明,该混合结构共聚物自组装形成了粒径为245.7 nm的更大的聚集体。此外,荧光光谱测得该共聚物的CMC较大。同时,胶束稳定性测试结果表明,混合结构聚合物自组装形成的胶束在水和PBS溶液中都极其不稳定,这可能是由于θ形拓扑结构的存在极大地限制了亲水段PEG的链运动。体外载药和药物释放研究表明,混合结构聚合物胶束的载药量较高,但由于胶束聚集导致载药胶束的药物释放速度极慢。体外降解实验表明混合结构聚合物的降解速度与线性聚合物类似。因此,本章工作揭示了聚合物拓扑结构的受限程度增大不利于提高聚合物胶束的稳定性和改善其作为药物载体的控释性能。