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内嵌金属富勒醇Gd@C82(OH)x(x≈22)是内嵌金属富勒烯的多羟基化加成衍生物，其纳米颗粒是目前已知的唯一自身具有抗肿瘤活性的纳米材料。与传统化疗药物“杀死”肿瘤细胞的治疗原理不同，它通过调节肿瘤周围细胞的微环境，把肿瘤细胞“监禁”起来，达到抑制肿瘤生长和转移的目的。它具有体内毒副作用低，不诱发肿瘤抗药性等优点，潜在社会、经济效益巨大。然而，由于内嵌金属富勒醇Gd@C82(OH)x具有无定型形态，其主要结构特征不明确，制约了在分子水平研究其抗肿瘤机制，构效关系及进一步材料优化和设计。因此，结构问题一直是此类材料生物应用研究的难题之一。针对以上问题，本文研究工作如下。 1、从内嵌金属富勒烯多加成产物（Metallofullerene Multiple Adducts，MMAs）中存在的两种基本化学相互作用——笼内金属的电子传递和笼外基团的化学加成——出发，提出了决定MMA化学稳定性的“孤立芳香碎片规则”:凡利用电子传递和化学加成在碳笼表面形成碳具有芳香性的中性或阴离子sp2碎片的MMA具有较高化学稳定性，更易在实验中分离。 2、利用上述规则研究金属在碳笼中的热力学最稳定位置，发现最稳定位置与金属价态有关，二价金属可停留在碳碳键位置以与碳笼形成芳香性阴离子局域结构以获得最大稳定性。这一发现与文献中二价金属富勒烯的晶体结构吻合，更新了前人认为金属富勒烯中金属总偏向停留在六元环位置以获得最大“配位数”及稳定性的观点，支持了上面提出的“孤立芳香碎片”规则。 3、将“孤立芳香碎片”规则编入了计算机代码，快速筛选了具有高化学稳定性的富勒醇C60(OH)n(n=12-48)和C2v(9)-C82(OH)x(x=14-58)。与文献中已报道的富勒醇结构模型相比，搜索的结构具有更大的HOMO-LUMO(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO;Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)能隙或第一电子激发能，表明它们具有更高的化学稳定性。 以上研究结果为富勒醇和内嵌金属富勒醇提出了更加准确的几何结构模型，为研究其抗肿瘤效应分子机制提供了依据。