原位监测囊泡或其它聚集结构在溶液中的自组装动力学及药物分子、功能分子或材料在囊泡/脂质体膜表面的结构和动力学行为,对于合理设计具有预期性能的目标纳米材料和进一步理解分子对人工或真实细胞膜生物特性的影响具有重要的科学意义。本文采用具有界面选择性的二次谐波(Second Harmonic Generation,SHG)技术,原位实时监测阴离子染料4-[(4-丁氧基苯基)二氮烯基]苯磺酸(4-[(4-butoxyphenyl)diazenyl]benzenesulfonic acid,BDBSA)和三种阳离子表面活性剂的离子自组装动力学过程。将阴离子染料BDBSA分别与不同的阳离子表面活性剂溶液混合后,通过检测到的SHG信号可以有效的与体系中形成的聚集体结构相关联,同时SHG信号的变化也可以提供自组装过程中形成的膜不对称和染料分子在复合物中分布变化的信息。本文将双光子荧光(Two-photon fluorescence,TPF)技术也作为一种具有界面选择性的光谱学方法,结合二次谐波技术和理论计算方法,实时原位的监测抗癌药物分子多柔比星(Doxorubicin,DOX)在囊泡表面的脱附和传递动力学过程,并深入分析了DOX在囊泡界面处密度、结构和功能的相应变化。研究表明,通过调控DOX在囊泡界面处的分子吸附密度,其在脂质膜界面上的荧光效率可在10%到300%的范围内调节,当DOX在脂质膜界面处的密度更高时,聚集的DOX分子会形成结构域,从而改变脂质膜的通透性,诱导DOX分子发生跨膜传输。为了更全面细致的理解分子在磷脂膜界面的动力学行为,本文同时研究了不同结构的偶氮苯分子在磷脂膜界面的吸附传输行为,实验结果表明,带有亲水基团的分子比带有疏水基团的分子更容易发生跨膜传输,两者的跨膜传输速率有明显差异。本论文一方面利用SHG技术研究了二元复配囊泡的自组装过程,为深入理解分子自组装过程,进一步调控目标结构提供了理论基础,有望为原位监测分子自组装过程提供一种新的、有效的研究方法。另一方面,研究了不同分子在磷脂膜界面处的动力学行为,有助于深入理解药物分子从脂质体膜脱附传递到肿瘤细胞膜及其它靶细胞膜的转移机制。