药物传输系统对提高天然产物及其衍生物的药用效果和改善其给药方式具有重要的现实意义。碳纳米管可以穿越细胞膜、核孔孔隙和生物体内的多种屏障,因此成为药物传输系统研究的热点之一。但目前,天然药物与碳纳米管构建的药物传输系统以及两者间的相互作用机制尚未见诸于报道。本论文基于密度泛函理论方法,深入而系统地研究(5,5)单壁碳纳米管(SWCNT)的官能化修饰和官能化的(5,5)SWCNT与天然产物衍生物——抗流感药物4-(氮乙酰氨基)-5-胍基-3-(3-戊氧基)安息香酸(BA)间的作用机制。在此基础上,我们进一步验证了这种作用机制在其它抗流感药物的传输系统中也同样发挥效用。因此,本论文的研究结果为天然产物源衍生药物的传输系统提供重要的理论基础和科学思路。本论文选取人体同源物质的氨基酸来修饰(5,5)SWCNT,该体系具有毒性小、易吸收且不易引起药物间的相互作用等优点。对于甘氨酸官能化的Al/SWCNT体系,甘氨酸官能化位点的优先顺序依次为O_b>N>O_a,同时发现存在稳定的双齿作用模式NO_b。在所有的官能化体系中,兼性结构拥有最大作用能为-216.3 kJ/mol,对应的体系最为稳定。在甘氨酸与Al/SWCNT作用过程中发生明显的电荷转移,且电荷转移量与作用强度成正相关关系。甘氨酸和掺杂的Al原子中心提供电子,而SWCNT的碳骨架则是电子接受中心。上述机制为Al/SWCNT在天然产物衍生药物传输方面的研究提供了理论依据。本论文考虑了多种类型的掺杂,在此基础上建立了不同类型的官能化体系。SWCNT经过掺杂,其接收电子的能力和反应活性得到了显著地提高,导电性也显著地增强。甘氨酸官能化的效率和掺杂原子类型直接相关,可以认为是原子半径、电子结构和SWCNT变形程度三种影响因素共同作用的结果。各金属原子掺杂的体系官能化位点优先顺序为O_b>N>O_a,不受掺杂原子类型的影响。兼性构象与Ca掺杂的SWCNT体系对应的作用能最大,等于-248.6 kJ/mol;除B掺杂的官能化体系外,甘氨酸的兼性结构都能够被很好的稳定住,并且是各自体系中最稳定的作用构象。一般来说,电荷转移量随着作用能的增大而减小。该项研究为提高碳纳米管表面反应活性和官能化效率的研究提供了有价值的科学依据。本论文还构建了不同氨基酸官能化Al/SWCNT的作用体系,发现氨基酸侧链会从根本上改变官能化位点的优先顺序。天冬氨酸侧链可以产生新的作用位点,形成新的作用模式O_d。在甘氨酸,缬氨酸,脯氨酸,精氨酸和天冬氨酸这五种氨基酸中,天冬氨酸与Al/SWCNT体系相互作用最强,各种作用构型的平均作用能高达-289.5 kJ/mol,对应的电荷转移量最多;疏水侧链对官能化作用没有产生明显的影响。除天冬氨酸外,其它氨基酸在官能化过程中都能够稳定地以兼性结构形式存在,在甘氨酸、缬氨酸和脯氨酸官能化体系中成为最稳定的作用构象。理论结果为碳纳米管的官能化研究中氨基酸的选择提供了有价值的理论依据,同时也为天然产物衍生药物传输系统的构建提供了多种载药前体。本论文构建了天然产物衍生的抗流感药物BA的传输系统,发现BA在与氨基酸官能化的(5,5)SWCNT作用过程中,其O位点表现出良好的活性,且兼性BA构象与传输系统形成了稳定的复合物,因此氨基酸官能化的(5,5)SWCNT是兼性BA的理想传输体系。与中性构象相比,氨基酸的兼性构象更有利于稳定中性/兼性药物分子,其中O_b1O体系拥有的最大作用能为-218.7 kJ/mol,是最佳的作用方式。我们进一步研究了氨基酸官能化的(5,5)SWCNT与现行的抗流感药物奥斯米韦、扎那米韦和帕拉米韦,发现这些药物也符合上述的兼性构象的作用机制。因此,该作用机制拥有良好的普适性,氨基酸官能化的(5,5)SWCNT体系在传输包含天然产物及其衍生物的抗流感药物方面具有良好的应用前景。综上所述,本论文成功地运用甘氨酸对Al/(5,5)SWCNT进行修饰并得到了各种作用构型,发现兼性构型是最稳定的作用构型,这为抗流感药物(兼性为活性构象)的传输提供了可能。在此基础上,我们阐明了各种类型的原子掺杂和氨基酸侧链对修饰效果的不同影响。最后,我们在分子层次上构建了抗流感药物BA的传输系统,揭示其作用机制,并通过对其它抗流感药物的传输机制的研究验证了该机制的普适性。以上工作为碳纳米管在天然产物衍生药物传输方面的研究提供了理论基础和科学依据,推进了天然产物衍生药物传输系统的研发进程。