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急性肺损伤(acute lung injury,ALI)指在毛细血管内皮细胞及肺泡上皮细胞损伤后,造成呼吸功能不全的炎性肺部疾病,后期会病变为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS),具有极高的致死率。在 ALI 过程中多种炎症因子起到重要作用,如巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF),肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),白介素-6(interleukin-6,IL-6)以及白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等。相比于造价昂贵且普适性较低的单克隆抗体治疗手段,基于小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)的基因治疗具有效率高、特异性好、成本较低等优点,在炎症治疗领域中具有良好的应用前景。阳离子聚合物是一种常见的基因递送载体,通过静电吸附作用与siRNA形成稳定且带正电的纳米复合物,从而被靶细胞摄取。siRNA在胞内高效地沉默目的基因并破坏炎症因子表达,实现最终的治疗效果。除此之外,合理的给药方式也极大地影响着基因沉默效率。针对ALI模型,利用肺气道内直接给药可以更大程度地提高基因递送效率,减少全身性的毒副作用。然而在肺气道给药方式中,粘液层对纳米药物的递送提出了新的要求:粒径过大的纳米颗粒易被粘液快速清除,难以渗透;此外粘蛋白由于高度糖基化而带负电,带正电的纳米复合物会通过静电吸附作用被捕获在粘液层中,基因递送效率明显降低。因此,肺部基因递送体系需在保证高转染效率的同时,具备快速渗透粘液层的能力。基于此,我们设计了两种刺激响应型的基因载体,用于克服粘液层屏障并保证高效的基因转染,实现ALI的抗炎治疗。在第一章中,我们对ALI、ALI传统治疗手段及基因治疗、肺部基因递送的生物屏障以及刺激响应型基因载体的现状和相关工作进行了概述。在第二章中,我们设计并合成了氟化修饰的、联硒交联的聚乙烯亚胺(DSe-PEI-F),用于递送MIF siRNA(siMIF),通过抑制巨噬细胞向炎症部位的招募,缓解炎症的级联反应,实现ALI的抗炎治疗。DSe-PEI-F可以与siMIF复合成稳定的纳米复合物(～250nm),快速渗透粘液层之后仍能被靶细胞高效摄取。与非氧化敏感的纳米复合物相比,DSe-PEI-F/siMIF纳米复合物能够在炎症巨噬细胞中高浓度活性氧自由基(reactiveoxygen species,ROS)的刺激下降解,快速地释放siMIF,从而沉默MIF mRNA。在脂多糖(LPS)诱导的RAW 264.7细胞中,DSe-PEI-F/siMIF纳米复合物的基因沉默效率可达85%。在Calu-3细胞构建的模型中,与未经氟化修饰的纳米复合物相比,DSe-PEI-F/siMIF纳米复合物的粘液层渗透能力提高了约10倍。在LPS诱导的ALI模型小鼠上,气道给药的DSe-PEI-F/siMIF纳米复合物同样可以显著降低TNF-α(～85%)和IL-1β(～75%)等促炎因子的表达。与此同时,肺湿/干重比(～4.2倍)、氧分压(～103 mmHg)、二氧化碳分压(～45 mmHg)以及酸碱度(pH≈7.3)等指标基本恢复正常水平。在第三章中,我们设计并制备了酸响应、电荷反转的纳米基因载体,用于共递送TNF-α siRNA(siTNF-α)和糖基化终产物受体结合肽(RBP),破坏炎症因子TNF-α的表达,从而实现抗炎治疗。以第三代树状大分子为引发剂,通过NCA开环聚合制备了支化的聚赖氨酸(dendriticpoly-L-lysine,DPLL),用于形成正电荷的DPLL/siTNF-α(DsT)二元复合物;RBP与顺式-乌头酸酐(cis-aconitic anhydride)反应后获得带负电的包衣(RBP-cis-aconitic amide,RBP-CA,RC),通过静电吸引包被到二元复合物表面,最终获得带负电的RC/DPLL/siTNF-α(RCDsT)三元复合物。RCDsT纳米复合物通过静电排斥与同是带负电的粘蛋白之间相互排斥,从而快速地渗透粘液层;在炎症部位的微酸环境中,RC恢复成带正电的RBP并从纳米复合物表面脱落。暴露出带正电的DsT纳米复合物可被巨噬细胞高效摄取并沉默TNF-α的表达,同时RBP与巨噬细胞膜上的RAGE受体结合,从而实现ALI的联合抗炎治疗。在LPS诱导的RAW 264.7细胞中,RCDsT纳米复合物可同时发挥RBP和siTNF-α的抗炎作用,基因沉默效率可达70%。在Calu-3细胞构建的模型中,与带正电的DsT纳米复合物相比,带负电的RCDsT纳米复合物粘液层渗透能力提高了约7倍;在粘蛋白吸附实验中RCDsT纳米复合物有效减少了约60%的粘蛋白吸附。在LPS诱导的ALI模型小鼠上,气道给药的RCDsT纳米复合物同样可显著降低TNF-α(～85%)和IL-6(～77%)等促炎因子的表达。与此同时,肺湿/干重比(～4.4倍)、氧分压(～116 mmHg)、二氧化碳分压(～48 mmHg)以及酸碱度(pH≈7.4)等指标基本恢复正常水平,表明RCDsT纳米复合物显著恢复了肺的通气功能。最后对论文进行了总结,并对此研究领域未来可开展的工作进行了展望。