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刺激响应性聚合物能够对外界的环境刺激产生响应,这一独特的理化性质使得其在药物递送、基因运输、组织工程等领域具有重要的应用前景;本论文主要研究了环境响应性聚合物在基因运输方面的潜在应用。在第一章中,我们简要概述了响应性聚合物及其在基因输运领域应用近来来的发展;第二章主要研究了基于β-环糊精的星形聚合物用于基因输运和核磁共振造影(MRI)增强;第三章我们构筑了还原环境敏感的聚合物基因载体;在第四章中,我们构筑了具有温敏性异质壳层结构的聚离子复合物用于基因输运,具体来说,本论文的包含以下三个方面的研究工作:1.在基因诊疗中,如何实现基因诊疗一体化一直是一个挑战。因此我们针对诊疗一体化的问题,通过在β-CD上进行不对称改性合成出一星形高分子聚合物,(DOTA-Gd)7-CD-(PDMAEMA)14。该星型聚合物标记了能够用于MR造影成像的DOTA-Gd基元和能够络合DNA的阳离子聚合物PDMAEMA链段。在N/P = 2时,该阳离子星型聚合物即可与pDNA有效的络合;在N/P比为8时,该星型聚合物能够达到最佳转染效果,其转染率与PEI标准接近。另一方面,MRI测试结果发现星型聚合物的驰豫率相对于商业化的小分子T1纵向弛豫率达到了约10.9 s-1mM-1,MRI造影增强功能具有明显的提高。2.基因诊疗中,基因运输载体释放治疗型基因的效率一直是一个重大的挑战。因此我们通过RAFT聚合和ATRP技术合成了一种新型的氧化还原响应的阳离子型刷状嵌段共聚物 P(OEGMA-co-FAMA)-b-P(BSSMA-g-PDMAEMA)。在该嵌段聚合物刷中PDMAEMA侧链基元通过可降解的二硫键连接,该刷状嵌段共聚物可作为可生物降解的癌细胞靶向非病毒基因传送载体。实验发现该嵌段聚合物刷在N/P ≥ 4的条件下能够有效的络合pDNA;在还原环境下,由于二硫键在还原性环境下发生断裂,嵌段聚合物刷能够生成分子量较小的PDMAEMA均聚物,从而触发络合的pDNA释放使DNA的释放效率大大增强。此外,我们发现引入叶酸靶向基元能够显著增强胞内的转染效率,而MTT测试证明了刷状嵌段共聚物的具有较低细胞毒性。因此,利用氧化还原反应响应性刷状嵌段共聚物可用作具有高转染效率和低细胞毒性的靶向基因传送纳米载体。3.基因载体的稳定性一直是限制基因载体性能的最重要因素之一。通过原子转移自由基聚合(ATRP)和NCA开环聚合合成使用两种两嵌段共聚物PME02 MA-b-PAsp(DET)和 POEGMA-b-PAsp(DET)。通过将嵌段共聚物 POEGMA-b-PAsp(DET)和PMEO2MA-b-PAsp(DET)以等摩尔比混合,并以不同的N/P值络合DNA,所产生的具有异质表面的复合胶束对DNA有着优良的保护作用。络合过程在20 ℃下进行,其中POEGMA和PMEO2MA链段均具有水溶性。然而,当将温度升至37 ℃时,PMEO2MA嵌段(LCST约为26 ℃)由亲水性转变为疏水性,从而塌陷在复合胶束的表面上,进一步压缩pDNA,使得在生物环境中形成更紧凑的结构,并且由于形成了异质壳层纳米结构,可以进一步提高该复合胶束在盐和蛋白质介质中的稳定性。