血红蛋白是高等生物体内负责运载氧的一种蛋白质，是生物体内最重要的功能蛋白之一。随着研究的深入，科学家们发现血红蛋白还具有储存能量、抗菌、类氧化酶和过氧化物酶活性和生物靶向性等功能，并已经被用于血液代用品、抗菌消炎、生物催化和癌症治疗的等领域。但是由于血红蛋白为四聚体结构，结构的不稳定性使其对处理环境敏感，高温、极性有机溶剂、剧烈的机械搅拌等条件都可能对血红蛋白结构造成破坏，失去生物活性，使血红蛋白很难进行修饰和改造。因此血红蛋白常与其他生物可降解高分子材料联合使用，利用高分子材料可设计性强、机械强度高、生物相容性好和生物屏蔽性的优势，拓展血红蛋白在生物医用领域的应用性。本文结合血红蛋白和生物可降解高分子材料的特点，以设计新型聚合物-血红蛋白复合纳米结构为出发点，以探索和拓展血红蛋白多功能性应用为目标，构建了不同的血红蛋白-聚合物复合纳米结构体系用于生物医用领域。具体研究内如下:　　(1)设计出两种反式结构的接枝共聚物，首次深入探讨接枝共聚物结构和共混行为对自组装行为的影响。通过调控接枝共聚物亲疏水比例，首次得到亲水链比例高达60％的两亲性共聚物囊泡。与传统的单组分共聚物囊泡相比，共混接枝聚合物囊泡拥有优异的抗蛋白质吸附能力，有效的延长血液循环时间，在成功担载血红蛋白后，完整的保留了血红蛋白的载氧活性，并且共混体系赋予自组装体更加致密的堆积结构，有效的减少了血红蛋白的泄露，保证了作为血液代用品的有效性和安全性。本工作首次将接枝共聚物共混自组装与血红蛋白相结合，对于开发更理想的血液代用品提供了新的设计思路。　　(2)我们利用蛋白质等电点这一天然属性，使血红蛋白在水溶液中自聚集成为纳米簌结构，并通过添加改性的天然多糖与血红蛋白进行交联，得到稳定的蛋白质基纳米簌。温和的制备条件和纯天然的原料使血红蛋白的结构和载氧活性得到完整的保存。并且蛋白-多糖之间的交联键席夫碱赋予了血红蛋白纳米簌自发荧光和酸性解离的特性，在成功的担载小分子化疗药物后实现了药物在肿瘤细胞中的可控释放。更为重要的是，这一制备方法适用于多种蛋白质，具有不同分子量和等电点的蛋白质（白蛋白和溶菌酶）均可以通过该方法制备成稳定的蛋白质纳米簌。这种等电点自聚集交联法实现了多功能蛋白质纳米载体的制备，为以蛋白质为基础的药物递送体系设计提供了新的研究思路。　　(3)首次尝试通过反应条件简单温和的迈克尔加成反应，合成血红蛋白-聚己内酯两亲性共轭体，并通过调节疏水聚合物分子量得到不同形貌的血红蛋白纳米组装体（胶束和囊泡）。制备的血红蛋白基囊泡载体保留了血红蛋白的载氧活性，并且能够担载小分子化疗药物阿霉素，并在细胞和动物水平证实了药物载体的pH响应释放性质和对TAM的靶向性质。设计小鼠皮下肝癌模型考察血红蛋白载药载体通过对TAM的靶向性增加化疗药物对肿瘤的抑制作用。设计小鼠乳腺癌肺转移模型来考察药物载体对TAM的靶向机制对机体免疫系统的激活，实现化疗和免疫治疗的联合治疗，有效抑制肿瘤生长和向肺部的转移。以血红蛋白基纳米药物为基础的肿瘤相关巨噬细胞靶向免疫治疗研究，为传统化疗和TAM免疫治疗联合治疗提供了全新的设计思路和奠定了实验研究基础。　　(4)利用上一章中介绍的蛋白质-聚合物自组装法制备蛋白基纳米胶束，并用于担载近红外光敏剂药物IR780。首次通过血红蛋白将PDT治疗与TAM靶向免疫治疗相结合。通过体外实验和动物实验，我们证明了血红蛋白基纳米载体可以通过传输氧气有效的改善溶液和肿瘤组织缺氧微环境，提高PDT的治疗效果。同时，在细胞和动物水平也证实了血红蛋白药物载体对TAM的靶向性质，增加了光敏剂药物在肿瘤组织的蓄积量。设计小鼠皮下肝癌模型(H22)考察血红蛋白载药载体通过对TAM的靶向性和对肿瘤缺氧环境的改善，增加光动力治疗对肿瘤的抑制作用;同时设计小鼠乳腺癌肺转移模型(4T1)和小鼠远程肿瘤治疗模型(CT26)来考察在结合血红蛋白载体和免疫检查点抑制剂的条件下，PDT治疗能否实现对免疫系统的激活，实现光动力治疗和免疫治疗联合治疗，从而实现对肿瘤转移和远程非直接治疗肿瘤的抑制。以血红蛋白为基础的供氧靶向治疗，开拓了光动力治疗的新思路，还为光动力疗法和免疫疗法联合使用提供了重要参考。