随着现代纳米技术的发展，病毒纳米粒子（Viral nanoparticles，VNPs）因其独特的理化性质而被广泛应用于材料科学和生物医学等研究领域。简单VNPs是由多个衣壳蛋白亚单元围绕其遗传物质规则有序地排列而成的规整纳米结构，VNPs的衣壳蛋白和遗传物质可分别通过化学修饰和基因工程手段进行改造，从而改变VNPs自身的理化性质、或将其它功能性分子连接在VNPs上，为其在材料、生物和医学方面的应用提供了可能性。而且，其表面功能化修饰的多价性(Multivalency)、结构的单分散性和稳定性等特点是其它实验室合成的纳米颗粒所难以比拟的。　　对疫苗开发而言，多个抗原分子的重复规整排列可有效地调控免疫细胞的活性，进而诱导特异性免疫反应的发生。无包膜的VNPs其表面衣壳蛋白亚单元在三维空间呈现规则有序的排列方式，并且可在纳米尺度上精确地展示、排列功能性结构单元，这些特点使其成为抗原及半抗原的理想表达载体。本论文利用烟草花叶病毒(TMV)和豇豆花叶病毒(CPMV)作为抗原载体，以小分子雌三醇（Estriol，E3）作为半抗原模型，通过化学修饰的方法构建了多种VNPs-E3复合体，并结合动物免疫实验对VNPs-E3的免疫学特性进行研究，为VNPs在疫苗开发方面的应用提供了可行性的参考。　　首先，利用活化酯反应将E3共价偶联在棒状TMV-EPMK（一种TMV的改良体）和球形CPMV的表面，制备了TMV-EPMK-E3和CPMV-E3偶联体。通过小鼠免疫实验发现，相对于球形CPMV而言，棒状TMV-EPMK可在小鼠体内引起高水平和高特异性的抗体反应。这可能是由于在动物体内，棒状纳米粒子更多地聚集在免疫器官脾脏中并具有较长的保留时间。另外，棒状纳米粒子可以将抗原以更加规则有序的排列方式提呈给免疫细胞，从而有效地活化了免疫细胞，增加了免疫反应的活性，并提高了抗体的滴度和反应特异性。该研究初步验证了棒状的VNPs结构可诱导产生更高水平的特异性抗体反应。继而以TMV为载体，通过一价铜催化的叠氮-炔基环加成(CuAAC)反应制备了多种TMV-E3偶联体，并且精确调控E3的连接密度，从而详细研究半抗原的设计与修饰过程对免疫反应的影响。通过小鼠免疫实验发现，在TMV的Tyr139位点通过亲水性长链OEG连接臂修饰的E3，可以诱导小鼠产生相对较强的抗体反应。另外，中密度的E3偶联体可在免疫反应初期引起较高的抗体水平，而高密度的E3偶联体可以诱导产生长持久性的抗体反应。这表明TMV载体能够通过高效的CuAAC反应精确地调控免疫反应的程度，为将来利用TMV作为抗原载体进行疫苗制备提供了重要的参考价值。　　另外，包膜病毒可以通过展示抗原多肽或连接癌症靶向配体制备疫苗，用于传染病的预防和癌症的免疫治疗。本工作以麻疹病毒（Measles virus，MV）为包膜病毒的模型，采用代谢标记的方法实现了MV的磷脂包膜和表面糖蛋白的叠氮化修饰。叠氮化修饰的过程并不影响病毒的产率和活性，而且叠氮基团仍然可以通过环张力驱动的叠氮-炔基环加成（SPAAC）反应进一步连接其它的功能性分子。该研究初步探索了包膜病毒的代谢标记策略，不仅丰富了VNPs的功能化修饰方法，而且还具有一定的普适性，适用于其它具有磷脂包膜和表面糖蛋白的包膜病毒表面修饰，为拓展包膜病毒在疫苗开发中的应用打下了坚实的基础。