基因治疗是将有治疗作用的基因导入患者体内的靶细胞来治疗疾病的一种治疗方法。基因治疗作为一种新的疾病治疗手段,受到人们越来越多的关注。基因治疗的关键问题是如何将有治疗作用的基因导入体内靶细胞,这也是目前有待研究者们去探索解决的问题。要解决这个问题,就需要设计出安全、高效并具有靶向性的基因载体。主要的基因载体有病毒型和非病毒型两种。目前,临床上应用较多的是病毒型基因载体,但很多病毒型基因载体都具有较大的毒性。非病毒型基因载体研究主要集中在阳离子聚合物、脂质体类及多肽类。虽然由于转染效率较低和缺乏靶向性,使得非病毒型基因载体在实际应用中受到一些限制,但随着研究者们不断地探索和努力,非病毒型基因载体的巨大潜力正在越来越多地被挖掘出来。我们合成的多苯并咪唑金属配合物在一定条件下能够诱导DNA发生凝聚,DNA凝聚体进入细胞后,在胞内具有较高的转染效率。本工作合成了两种多苯并咪唑1,1,4,7,7-五(2-苯并咪唑甲基)-二乙基三胺(DTPB)和N,N,N-三(2-苯并咪唑甲基)胺(NTB)。而后,采用DTPB和NTB及另外两种多苯并咪唑N,N,N’,N’-四(2’-苯并咪唑甲基)-1,2-乙二胺(EDTB)和N,N,N’,N’-四(2-苯并咪唑甲基)反式-环己烷邻苯二胺(CTB)为主配体,分别与两种钙金属盐及两种锰金属盐反应合成了4种钙配合物[Ca(EDTB)NO3]NO3·3CH3OH、[Ca(EDTB)Ac]Ac、[Ca(CTB)(NO3)]NO3、 [Ca(NTB)(NO3)2C2H5OH]·2CH3CH2OH和两种锰配合物[Mn(DTPB)Ac]Ac·8H2O、[Mn2(DTPB)(NO3)2H2O)2][Mn2(DTPB)(NO3)2·H2O·CH3OH](NO3)4.5CH3OH·H2O。我们利用红外光谱仪和紫外-可见分光光度计对所合成的配体和配合物进行了表征,并通过X-射线单晶衍射仪测定了这些配合物的晶体结构。同时,研究了它们诱导DNA凝聚的性质,并选择其中的4种钙配合物,研究了它们作为基因载体的功能。首先,我们采用紫外-可见分光光度计、粘度测定、直角光散射(RALS)、琼脂糖凝胶电泳和激光动态光散射(DLS)在溶液中测定了配合物和DNA的结合能力,分析了配合物浓度、DNA浓度和反应体系的pH值等反应条件对DNA凝聚的影响。结果表明：钙和锰配合物都能够凝聚DNA形成具有一定大小和形态并带有表面电荷的凝聚体。根据粘度实验结果再结合紫外-可见光谱,推测出配合物与DNA的作用方式为：配合物分子先是通过静电作用靠近并与DNA分子结合,当两者相距足够近时,配合物分子中的苯并咪唑基团就会插入到DNA分子的碱基对之间形成π…π相互作用,此时,配合物与DNA之间形成紧密的结合。配合物的DNA结合能力与配合物阳离子带有的正电荷数和苯并咪唑基团数有关。配合物凝聚DNA的最佳pH范围是7.0-8.0的近中性范围,在pH为7.4时,凝聚体粒径随配合物浓度增加、反应时间的延长而逐渐增大。应用透射电镜(TEM)测定了DNA凝聚体的形貌。结果发现随着配合物浓度的增大,DNA凝聚体先是由结构松散变为结构致密,然后又由结构致密的单个球状凝聚体进一步聚集成为大型树状凝聚体。KCl的存在,可以使原来颗粒较大的配合物-DNA凝聚体解聚成为颗粒较小的凝聚体。采用噻唑蓝(MTT)法测定了4种钙配合物与DNA所形成凝聚体的细胞毒性。结果表明,凝聚体的毒性小于配合物。在相同的实验条件下,钙配合物-DNA凝聚体的毒性不到铜配合物([Cu(NTB)(H2O)]2+)-DNA凝聚体的一半,比钴配合物([Co(NTB)Cl]+)-DNA凝聚体也低很多。同时,钙配合物-DNA凝聚体对正常细胞(COS-7细胞)的毒性低于对癌细胞(Hela细胞和Hep G2细胞)的毒性。在细胞跨膜实验中,在倒置荧光显微镜下观察到凝聚体进入到细胞内部。配合物与DNA摩尔比为1：2时,由于所形成的凝聚体粒径尺寸合适,所以细胞跨膜效率较高。荧光素酶和绿色荧光蛋白转染实验表明：配合物虽然能够介导外源基因在细胞内表达,但在同样实验条件下其转染效率比PEI低得多。当配合物与DNA摩尔比为1：2时,1,2-油酰基磷脂酰乙醇胺(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphor ethanolamine, DOPE)辅助脂或一定浓度氯喹(N’,N’-二乙基-N4-(7-氯-4-喹啉基)-1,4-戊二胺二磷酸盐,chloroquine, CQ)的添加能够大大提高配合物的转染效率；无论是否添加DOPE或CQ,凝聚体在正常细胞内的转染效率均高于在癌细胞内的转染效率。