石墨烯具有独特的物理和化学特性,在材料科学、物理学、化学、生物技术领域引起了广泛的关注,同时,石墨烯材料在药物递送的应用已引起了极大的兴趣和研究。文献表明石墨烯的药物递送系统,都是基于氧化石墨烯(GO)、疏水性药物在GO平面的吸附主要依赖于疏水和π-π堆积相互作用力的协同。由于GO的共轭度很小,因此通过π-π堆积方式的GO的药物递送系统是不科学的,GO平面与疏水性药物之间的π-π堆积作用力可以忽略不计,疏水药物和GO平面间的吸附主要是疏水作用力,这导致GO具有较低的载药率。同时,还原的氧化石墨烯(rGO)作为药物递送系统仍就存在着很大的挑战,主要因为rGO具有很强的疏水性,如果没有稳定剂存在的情况下,在范德华力作用力下,rGO的水溶液会发生不可逆的聚沉或重新堆积生成石墨,使得对rGO的进一步处理变得困难。对现有的文献分析发现,用wet-chemical方法对rGO进行重氮化修饰是在碱性或中性溶液的条件下进行的,这与教科书中的知识相矛盾,教科书中阐述重氮化反应是在被严格控制在酸性条件下,否则会发生副反应,产生相应的副产物,同时,稳定剂存在的情况下也可能影响重氮化反应。实验中,我们用对氨基苯甲酸对rGO进行重氮化制备了rGO-C6H4-COOH,实验发现,rGO-C6H4-COOH的电子共轭度要明显好于GO,因此,疏水性药物通过π-π堆积相互作用在rGO-C6H4-COOH上的吸附能力要强于GO,同时对rGO的芳香重氮化反应被严格控制在酸性条件下进行,表面活性剂或稳定剂在重氮化反应中没有被采用。以GO-C6H4-COOH为基础,开展了2个关于药物递送系统方面的工作。DNA本身及其参与形成的多维结构已经引起了很多科学家的关注,相关研究展示了非常精美的结构,同时具有一些优异的性质。在丰富多样的自组装结构中,大多数精美的结构是用DNA折纸(DNA Origami)的方法构建。然而DNA折纸法存有缺点,这种方法构建的结构被限定在具有互补链的离散的相邻的螺旋结构中。我们展示了一种简单的将双链DNA(ds-DNA)组装成多维结构的方法,并以该方法为基础开展了2个体系的工作。第一章介绍了与本论文研究相关的研究背景、国内外近年的研究动态及选题依据及研究内容。第二章以采用一种简单新颖实用的方法制备GO-C6H4-COOH为突破口,详细的阐述了制备方法,并以制备的GO-C6H4-COOH为基础,通过引入聚乙烯亚胺(PEI)来增加rGO-C6H4-COOH的水溶性,引入靶向分子叶酸(FA)来增加rGO-C6H4-COOH的靶向性,制备了药物递送系统rGO-PEI-FA。研究了载药率,稳定性,毒理性,细胞周期等与作为药物递送系统相关的一些考察参数,实验发现,制备的药物递送系统具有很好的稳定性,药物与药物递送系统连用能够有效的杀死癌细胞。第三章对第二章的药物递送系统进行了改进,解决了药物递送系统rGO-PEI-FA细胞毒理性比较大的问题。具体实验实施方法为共价连接支链的聚乙烯亚胺(PEI)来增加水溶性,连入生物素(Biotin)来增加靶向性,连入β环糊精(β-CD)来降低药物递送系统的毒理性。联入β-CD的rGO-C6H4-COOH能够在其周围形成一层亲水层,这样增加了药物递送系统在水中的可分散度,提高了药物递送系统的生物相容性及相关的性能,通过延迟调理作用增加了药物递送系统的半衰期。另一方面,β-CD的疏水内层能够和不溶于水的药物形成主客体复合物,这一点作为药物递送系统的一部分是非常重要的考虑。并相应的研究了载药率,稳定性,毒理性,细胞周期等与作为药物递送系统相关的一些考察参数,除了在载药率上没有提高外,其它的参数表现的非常好。第四章展示了一种简单的将直线型双链DNA (ds-DNA)和不同价态的金属离子在阴离子的辅助下组装成多维结构的方法,并详细的阐述了自组装的过程,解释了ds-DNA参与形成的多维结构的组装反应机理。同时我们展示了这种方法的普适性,大多数水溶性的具有给电子原子的生物分子都能和金属离子形成这种杂交的多维结构,并以谷氨酸为例阐述了自组装的过程及反应机理。第五章展示了不同的分子结构形式,不同链长的双链DNA(主要为X-DNA(四臂DNA), T-DNA(四面体DNA)和固定链长的直线型DNA(15bp和80bp))与不同价态的金属离子在阴离子的辅助下自组装成为精美的多维纳米结构,并初步阐述了自组装的反应机理。