刺激响应性聚合物又被称为智能聚合物,可以通过可逆或不可逆地改变自身的物理和/或化学性质对外界环境刺激进行响应。这些外界刺激包括pH、温度、光、电磁场、机械力、各种小分子和生物分子等。生物体内的病变组织在pH值、温度、氧化还原压力等方面与正常组织的生物环境有明显的差别。另一方面,刺激响应性聚合物可以以溶液、凝胶、自组装纳米粒子、（多层）薄膜和块状固体的形式存在,克服了小分子试剂稳定性低,水溶性差,易被快速清除等缺点,已在生物学和医学领域得到应用。因此,基于刺激响应性聚合物设计开发可实现控制和触发药物输送、环境修复等功能的传感器和生物传感器具有非常重要的意义。本论文主要研究刺激响应性聚合物组装体在药物输送、控制释放和癌痛治疗等方面的应用,论文工作主要分为以下三个部分:1.病理组织中纳米载体的选择性激活对达到最佳的治疗效果至关重要。然而,由于病理组织和正常组织之间的微小差异,刺激响应型纳米载体需要足够的灵敏度。开发能够对弱病理刺激作出反应的纳米载体越来越引起人们的兴趣。传统的刺激响应型聚合物只能以一对一的方式对外部刺激做出响应,输入信号决定输出信号,这种方式限制了其在实际应用中的灵敏度。为了提高灵敏度,研究者们开发了自降解聚合物,其在触发后可以自发降解。尽管输出信号可以调节,但仍然需要化学计量的触发才能实现聚合物的完全降解,因为链间的触发过程通常是被抑制的。而大自然可以通过连续的级联反应来完成不同时间和长度范围内的传感事件,受此启发,基于正反馈的级联反应信号放大策略已经成为构筑超灵敏聚合物的新兴策略。与前两种类型的刺激响应型聚合物相比,这种基于级联反应的自放大聚合物一旦被触发,即能以正反馈的方式放大输入信号,从而显著提高刺激响应型聚合物的灵敏度。在论文的第二章中,我们设计制备了包含外部和内置触发基团的两亲性聚氨酯纳米粒子。外部触发基元的激活导致高度活性伯氨基团的释放,然后激活内置触发基元,以正反馈的方式释放更多的伯氨基团,从而在循环放大模型中完成胶束纳米颗粒的降解。我们使用了三种不同的触发方式,包括还原环境、光照射和酯酶,验证了循环放大概念的通用性和多功能性,结果证明了这些刺激响应纳米粒子在微量的外部刺激信号存在下的自降解性能。此外,我们证实了酯酶响应纳米颗粒可以通过放大在癌细胞中过度表达的酯酶刺激来区分癌细胞和正常细胞,从而实现选择性释放被封装的有效载体并杀死癌细胞。这项工作提出了一种制备对外界刺激高度敏感且副作用最小化的刺激响应纳米载体的稳健策略,在癌症治疗中显示出良好的应用前景。2.生物可降解的聚碳酸三甲酯（PTMC）是一种弹性体,在松弛状态下为无定形结构,在拉伸状态下可发生结晶。更有趣的是这类聚合物的结晶熔融温度（Tm）与人体温度很接近。尼罗蓝是一种可用于精密光热治疗（包括光声成像和光热治疗）的成熟的光热试剂,其主要特点是光稳定性好,在分散状态时经光辐照主要是通过光动力学产生单线态氧,在聚集状态时则主要是光热效应。鉴于此,在论文的第三章工作中,我们设计由聚乙二醇引发开环聚合得到主链含疏水性聚碳酸酯链段的两亲性嵌段共聚物,其中的聚碳酸酯链段由三亚甲基碳酸酯和少量侧基带有酰基叠氮基的八元环碳酸酯开环共聚形成,然后将带有羟基的尼罗蓝衍生物基元后修饰到聚合物侧链上。通过薄膜水化法可由该嵌段共聚物得到大囊泡,其中尼罗蓝位于疏水膜层,而在囊泡内腔中可以负载亲水性的药物或染料。在此基础上,用660 nm的激光器进行辐照,处于聚集状态的尼罗蓝主要产生光热效应,导致囊泡的聚碳酸酯疏水膜层发生熔融,由激光辐照前的结晶态转化为流动态,使囊泡内腔中的亲水性小分子可以穿过流动态的疏水膜层扩散至到囊泡外的亲水环境中,达到光热熔融释放的效果。研究结果标明,我们所制备的囊泡在体内外的环境中都具有良好的光热效果,亲水性的染料可以通过上述的过程穿过囊泡的疏水膜层。同时包覆河豚毒素（TTX）的大囊泡通过瘤旁注射注在小鼠肿瘤附近,经660 nm的激光器辐照后有河豚毒素从囊泡中流出,可起到良好的缓解癌痛的效果。3.由于具有良好的生物相容性和生物可降解性,脂肪族聚碳酸酯（PCs）在生物传感和生物医药等领域发挥了巨大的作用。与脂肪族聚酯不同,脂肪族聚碳酸酯在体内降解时没有酸性副产物的产生,可以避免局部无菌炎症反应,避免由酸诱导的生物活性物质的失活。一般来说,疏水性聚碳酸酯通过碳酸酯键的直接水解或酶促水解进行缓慢降解,这限制了它们在体内的短期应用。虽然对聚碳酸酯进行亲水性修饰可以加快其降解速率,但在各种内源性或外源性刺激触发下,功能化聚碳酸酯的按需和受控降解在药物或基因传递中的应用更受欢迎。在论文的第四章工作中,我们设计由聚乙二醇引发开环聚合分别得到含均聚和共聚可触发断裂聚碳酸酯链段的两亲性嵌段共聚物,其中共聚的聚碳酸酯链段主要由碳酸三甲酯和侧基带有响应（pH、光、过氧化氢）功能基元的八元环碳酸酯共聚形成,而均聚碳酸酯链段完全由带有响应性功能侧基的八元环碳酸酯开环聚合得到。研究结果表明,疏水嵌段为共聚碳酸酯嵌段的两亲性共聚物通过薄膜水化法可以组装得到大囊泡,在不同的外界刺激信号触发下囊泡会发生形貌变化;而疏水嵌段为均聚碳酸酯嵌段的两亲性共聚物在外界刺激条件下,其聚碳酸酯嵌段在48小时内几乎可可以完全降解成小分子碎片。