近年来，中空多壳层结构（Hollow Multishelled Structure，HoMS）作为一种新兴材料，得到了快速的发展。可调的结构和组分，易于修饰的表面，赋予了中空多壳层结构对物质的次序担载与释放、对能量的次序吸收与捕获的特性，使其在物质传递和能量传输方面表现出巨大的优势。中空多壳层结构因其特殊的多层级结构带来的时空顺序性，在药物递送系统中引起了广泛关注。通过调变中空多壳层载体的结构、组分和表面特性，可以调控载体和分子之间的相互作用，从而对分子扩散传输行为进行研究。基于以上研究思路，本论文从构建物理阻隔和调控主客体作用力入手，设计合成了一系列基于微纳尺度的中空多壳层结构的药物载体，以实现抗菌剂分子的时空顺序传递。首先，制备出中空多壳层TiO2材料，利用TiO2多壳层的多重物理阻隔实现了抗菌剂的长效缓释，载体与分子的不同作用力（如氢键、p-p相互作用）实现了抗菌剂的次序释放；其次，利用聚乙二醇在不同pH下的表面电性与氢键强弱变化的特点，构建了有机无机复合的异质TiO2 HoMS@PEG药物载体，实现了pH响应的抗菌剂递送；最后，将所制备的缓释型中空多壳层抗菌剂用于抗菌地毯的研究。主要研究内容如下： （1）中空多壳层材料具有多级壳层和孔道结构，能够为物质的担载和传输提供多个界面和多重物理阻隔作用。本工作利用次序模板法制备出一系列具有不同壳层数目的中空多壳层二氧化钛（TiO2 HoMS），采用抗菌剂甲基异噻唑啉酮（Methylisothiazolinone，MIT）作为模型药物进行负载，并研究了载药、释放和抗菌性能。研究发现，毛细作用增强了MIT在多壳层结构中的传输，氢键、p-p相互作用使其负载到TiO2 HoMS的内部。利用多壳层的物理阻隔作用，以及载体-分子之间不同的作用力的影响，实现了TiO2 HoMS对抗菌剂分子的时空顺序释放，且该释放分为突释、缓释和刺激响应释放三个阶段。此外，材料具有优异的抗菌效果，其中三壳层TiO2-HoMS-MIT的抗菌时长是同等用量MIT的近8倍。 （2）对无机药物载体功能化，如通过修饰门控开关等方式，可实现智能响应的释放模式。该工作利用聚乙二醇在不同pH下的表面电性发生变化的特点，以中空多壳层结构的TiO2为基础，设计构建出具有pH响应开关的中空多壳层氧化钛@聚乙二醇（TiO2 HoMS@PEG）药物载体，实现抗菌剂的可控释放。在上一章节工作的基础上，分别采用抗菌剂MIT和防霉剂卡松作为模型分子进行负载，对其负载性能、缓释性能、抗菌性能等进行了研究，并对抗菌剂释放机理进行探讨。结果表明，TiO2 HoMS@PEG实现了抗菌剂的pH响应释放，从而进一步提升抗菌性能。 （3）在本工作中，基于中空多壳层TiO2和TiO2@PEG，采用卡松作为抗菌剂，制备出TiO2 HoMS-卡松和TiO2 HoMS@PEG-卡松复合抗菌材料，并对地毯进行抗菌整理。随后，根据GB/T 24346-2009，对地毯的抗菌防霉性能进行测试。结果表明，在卡松用量为125 mg/m2的条件下，TiO2 HoMS@PEG表现出最好的抗菌性能，地毯在11天中保持无霉菌状态。