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直至今天,肿瘤、遗传性疾病、神经退行性疾病和心血管疾病等仍然是较难治愈的疾病,严重的威胁人类的生命健康。基因治疗是一种将外源基因(正常基因或治疗基因)通过物理、化学或生物技术高效地导入人体病变组织细胞来纠正或取代缺陷基因以达到治疗基因疾病的分子生物医学技术。设计并制备安全高效的基因载体是基因治疗领域亟待解决的关键问题。病毒类基因载体因安全性问题其应用受到了一定程度的限制,非病毒类基因载体则受到了越来越多的重视和关注,阳离子聚合物基因载体是非病毒类基因载体中的典型代表。本论文基于具有诸多优良生理特性的内源性二肽——肌肽(Carnosine)设计并合成了结构新颖的聚肌肽均聚物(Poly-L-Carnosine,PCar)及其交联聚合物(X-PCar),对PCar的化学结构进行了详细的表征,考察了 PCar及其交联聚合物与质粒DNA形成的纳米复合物的物化性质,并进一步检测了 PCar及其交联聚合物的细胞毒性和体外转染能力,工作主要分为如下两个部分:1、首先基于氨基保护策略合成了分子结构中咪唑胺基和伯胺均由叔丁氧羰基保护的肌肽,然后通过多步有机反应合成了含肌肽的甲基丙烯酰胺单体。随后采用传统自由基聚合方法,以常用的偶氮二异丁腈作为引发剂在一定条件下引发单体自由基聚合成功制备了数均分子量约为7.6kDa,分子量分布指数小于1.2的单分散的PCar。酸碱滴定测试结果表明PCar在生理条件pH范围内具有较强的缓冲能力。琼脂糖凝胶电泳测试结果表明PCar具有较强的质粒DNA压缩能力。动态光散射和表面Zeta电势实验结果表明PGar与质粒DNA在一定的复合比条件下能形成尺寸较小、表面电荷密度较高的纳米复合物。对人子宫颈癌细胞HeLa细胞的细胞活力实验结果表明PCar具有比25 kDabPEI更低的细胞毒性。PCar/DNA复合物对HeLa细胞的体外转染实验结果表明PCar具有一定的转染能力,但转染效率低于25 kDabPEI,其有望作为一种新型的有效的阳离子聚合物基因载体。2、基于已经合成的PCar,通过引入多种小分子交联剂(乙二醇二缩水甘油醚、L-赖氨酸二异氰酸酯和二硫代二丙酸)合成了 X-PCar,这些交联反应均具有较高的反应效率。琼脂糖凝胶电泳实验结果表明X-PCar均具有较强的质粒DNA压缩能力,溴化乙锭竞争实验结果进一步证实X-PCar与质粒DNA具有较强的结合能力。动态光散射和表面Zeta电势实验结果表明X-PCar与质粒DNA在较低的复合比条件下即能形成尺寸稳定的纳米复合物。对HeLa细胞和人正常肝细胞QSG细胞的细胞活力测试实验结果显示所有X-PCar对HeLa细胞和QSG细胞的毒性均远低于25 kDa bPEI。对HeLa细胞的体外转染实验结果表明X-PCar较PCar转染能力更强。上述研究开拓了肌肽在基因载体领域的应用,提出了基于肌肽的新型功能聚合物的有效合成方法。