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发展高效、安全的基因载体，仍然是生物学基础研究以及基因治疗的迫切需求。许多难转染细胞系(如昆虫细胞系)在生物科学与生物医学中有广泛应用，然而使用传统的非病毒载体进行转染时，转染效率依然较低。本论文中，我们通过共价修饰使氧化石墨烯(graphene oxide/GO)表面连接上聚乙二醇(polyethyleneglycol/PEG)和聚乙烯亚胺(polyethyleneimine/PEI)两种聚合物，获得双功能化纳米氧化石墨烯(nGO-PEG-PEI)。随后研究了其在半贴壁的昆虫细胞(果蝇S2细胞)基因转染方面的应用，并且深入系统地研究了其入胞机制。与nGO-PEI相比，nGO-PEG-PEI在生理环境中的稳定性明显提高，同时与PEI相比，其细胞毒性显著降低。利用nGO-PEG-PEI转染质粒DNA进入S2细胞时，在最优N/P比条件（N/P=30）下，其转染效率高达70%，分别约是PEI和商业化转染试剂-Lipofectamine2000的7倍和2.5倍。对于难转染的线性DNA来说，其转染效率达到了27%，比PEI和Lipofectamine2000高10倍，相当于Lipofectamine2000转染高质量pDNA (scDNA≥90%)的转染效率。我们进一步对nGO-PEG-PEI/pDNA复合物进入S2细胞的机制展开了研究。实验结果表明，与进入HeLa细胞(贴壁的哺乳动物细胞)的机制不同，即使在低温条件下(4℃)，nGO-PEG-PEI/pDNA复合物仍能进入S2细胞，表明其能够通过一种非能量依赖性途径进入S2细胞，其进入细胞具有细胞依赖性。综上所述，本论文不仅发展了一种高效、安全的基因载体(nGO-PEG-PEI)应用于难转染细胞系中，进一步拓展了功能化GO在生物医学领域的应用前景；而且通过对其入胞机制的研究，首次发现在无靶向分子存在的情况下，nGO-PEG-PEI进入不同细胞时机制不同，为研究纳米材料与细胞的相互作用提供了理论依据。