在基因转染过程中,存在包括核酸复合物的形成、血清稳定性、细胞摄入、内涵体逃逸以及核酸的胞内释放等多重屏障。这些屏障限制了高分子基因转染载体的效率。同时,基因转染载体引起的细胞毒性或组织毒性也制约了其在临床上的应用。为了解决上述问题,许多研究者采用氨基酸修饰、多肽修饰、脂肪链修饰或纳米颗粒修饰等方法来提高传统高分子的基因转染效果。尽管如此,单一功能的修饰方法无法同时攻克多重屏障。本文提出用氟化修饰方法提高传统高分子载体的基因转染效率。含氟化合物之间具有亲氟效应。这种独特的氟-氟相互作用可以帮助氟化修饰的高分子稳定地结合核酸,并调控核酸分子在细胞内的释放。含氟化合物具有疏水疏脂的性质,因此氟化修饰可以增强高分子与细胞膜的亲和性,使氟化修饰的高分子能够高效通过磷脂双分子层,从而提高其核酸复合物的细胞摄入和内涵体逃逸效率。另外,含氟化合物具有化学、生物惰性,在抗血清基因转染方面具有潜在应用价值。本论文的主要研究方法及结论如下：第一章：概述了基因转染及基因转染过程中的多重障碍；介绍了聚酰胺-胺(PAMAM)树形高分子作为基因载体的基础和应用；介绍了常用的提高树形高分子基因转染效果的多种功能化修饰方法；着重介绍了氟及含氟化合物的重要性质；最后介绍了本论文的研究思路和主要内容。第二章：以氟化修饰方法设计并合成了不同含氟脂肪链修饰的PAMAM树形高分子基因载体,分析了其基因转染效率和基因转染机制。结果表明,G5-F768能够在极低剂量下实现90%以上的基因转染效率,同时还可以保持90%以上的细胞存活率,显著优于多种常用或商业化基因转染试剂。氟化修饰可以提高树形高分子/DNA复合物的血清稳定性、细胞摄入和内涵体逃逸,并调控DNA在细胞内的释放。另外,氟化修饰可以提高多种传统高分子载体的基因转染效果。氟化修饰方法对以后设计和制备高效、安全的基因转染载体具有重要的参考价值。第三章：接着本章研究了不同接枝度、不同代数对氟化修饰的树形高分子基因转染效率的影响。在本章中我们设计、合成了一系列的七氟丁基修饰的PAMAM树形高分子。经过筛选和比较发现,氟化修饰能够提高不同代数PAMAM树形高分子的基因转染效率。不同的氟化基团的接枝度能明显影响树形高分子的基因转染效率。同时本章指出,氟化基团接枝度在55%-75%区间内,可以使树形高分子达到80%左右的基因转染效果。本章工作分析了氟化修饰、树形高分子与基因转染之间结构与功能的关系。第四章：本章研究了氟化修饰的树形高分子作为siRNA基因载体的应用。结果表明,氟化修饰的PAMAM载体能够高效转染siRNA,介导基因沉默。在极低的核酸剂量条件下(0.05 nM),基因沉默效果显著优于商业化试剂Lipofectamine 2000。其中具有较高接枝度和较高代数的G5-F782、G6-F7172和G7-F7327转染siRNA的效果较好。氟化修饰可以提高树形高分子/siRNA复合物的细胞摄入,并调控siRNA的结合与释放。本章结果证明氟化修饰的树形高分子在基因沉默方面具有潜在应用价值,对以后设计和合成基于RNA的基因载体具有重要参考价值。第五章：探索了其他含氟化合物修饰对PAMAM基因转染效果的影响。本章制备了含氟苯环化合物(FBA)修饰的PAMAM树形高分子,分析了其基因转染效果和基因转染机制。结果表明FBA修饰的PAMAM可以实现高效、低毒的基因转染效果。含氟苯环的接枝度和化学结构会显著影响树形高分子的基因转染能力,其中G5-4FBA36的基因转染效率可以超过商业化试剂。含氟芳香环修饰提高了树形高分子与核酸的复合物的细胞摄入和内涵体逃逸等多个过程。本章工作进一步扩大了氟化修饰的应用范围,对以后的基因载体的设计和研发具有指导性的意义,同时进一步证明了氟化修饰具有非常广泛的应用前景。第六章：对本论文的研究内容进行了总结,对氟化修饰的基因载体的进一步应用和商业化提出了展望,并对氟化修饰方法的其他应用提出了设想。