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目的:使用从嗜盐杆菌NRC-1（Halobacterium NRC-1,Halo）中提取并纯化生物合米泡（Biosynthetic nanobubble,BNBs）,通过将其与PEI共孵育的方式构建一种新型纳米级阳离子非病毒载体（Cationic biosynthetic nanobubble,CBNBs）并进一步制备搭载质粒DNA的CBNBs（Plasmid DNA loaded CBNBs,DNA/CBNBs）转染复合物。最终在体外细胞模型以及体内肿瘤模型中评价该材料联合聚焦超声在基因靶向递送中的效果并与传统材料进行比较分析。方法:1.第一部分:（1）.培养Halo,待细菌增殖到一定程度后,将培养基转移至分液漏斗中并通过静置的方式,初步分选内含BNBs（漂浮至溶液顶层）与不含BNBs（下沉至溶液底层）的细菌。（2）.提取上层溶液并使用低渗透冲击法破坏Halo细胞膜,使其释放内含的BNBs。使用低速离心法分离细胞碎片与BNBs并通过重复操作的方式纯化BNBs,最终获取只含BNBs的溶液。（3）.成功提取并纯化BNBs后,使用透射电镜（Transmission electron microscope,TEM）观察BNBs的形态学特征;使用纳米粒度Zeta分析仪检测BNBs的粒径大小、分布以及表面Zeta电位等表征数据;使用酶标仪对BNBs浓度进行定量评价;借助自制琼脂糖仿体,在体外评价BNBs的超声造影效果,并对造影信号进行定量分析;（4）.使用CCK8试剂盒BNBs的细胞毒性进行评价。（5）.以脂质微泡（Microbubbles,MBs）为对照,使用相同的方法对MBs的一般理化属性进行评价并与BNBs进行对比分析。2.第二部分:（1）.首先,评价BNBs的体外稳定性,为后期研究提供理论依据。接着,采用与阳离子材料聚乙烯亚胺（Polyethyleneimine,PEI）共孵育的方法制备CBNBs。（2）.通过以下方式对该阳离子材料的一般理化属性进行分析评价:a.使用纳米粒度Zeta分析仪检测CBNBs的粒径大小与分布以及其表面Zeta电位;b.通过向固定浓度BNBs中加入不同剂量PEI的方式,探究BNBs与PEI的最佳配比;c.借助自制琼脂糖仿体,在体外评价CBNBs的超声造影效果,并进一步对含不同剂量PEI的CBNBs的造影效果进行定量评价,探究PEI是否会对BNBs的造影效果产生影响。d.将OD500值为0.5的BNBs（200μl）加入96孔板中,使用由聚焦探头、信号发生器以及功率放大器组成的超声波发射装置对孔板内的CBNBs的进行辐照。紧接着,使用超声成像仪对经过辐照后的CBNBs的超声造影强度进行观测,以实现对CBNBs声敏感性的评价。e.成功制备CBNBs并对其表征进行检测后,将CBNBs与质粒DNA进行共孵育以制备DNA/CBNBs转染复合物并使用琼脂糖电泳法评价CBNBs搭载质粒DNA的能力与效果,并进一步分析各材料之间的最佳配比;f.使用CCK8试剂盒检测CBNBs的细胞毒性进行评价。3.第三部分:主要分为体内及体外两部分进行,首先在体外,（1）.使用DNA/CBNBs联合聚焦超声的方法在人肾上皮细胞（293T）以及小鼠乳腺癌细胞（4T1）细胞中进行转染实验,并以载质粒PEI（DNA/PEI）组与DNA/PEI加超声辐照组为对照。分别使用荧光显微镜以及小动物活体成像仪评价各组报告基因转染效果并进行对比分析。（2）.在（1）的基础上,通过调整超声辐照参数的方式,进一步探讨并分析超声辐照参数的改变对转染效果是否存在影响。（3）.在体外分析不同超声辐照条件对细胞的损伤作用并结合（2）所得的最终结果以期寻找最佳的体外辐照参数。在体内,（1）.首先,通过溶血实验以及病理检测评价CBNBs的生物安全性,确保其可在体内实验中应用;（2）.通过在裸鼠右下肢皮下注射4T1细胞建立荷瘤裸鼠模型。当肿瘤达到100 mm3左右时,在超声成像仪的引导下,用瘤内直接注射的方式,向肿瘤内分别注射浓度为OD500=0.51.5的CBNBs并记录造影图像,使用配套工作站定量分析造影信号强度;（6）.最后,分别采用瘤内直接注射的方式以及尾静脉注射的方式向荷瘤小鼠体内注入DNA/CBNBs转染复合物,通过聚焦探头在肿瘤部位靶向辐照的方式实现基因在肿瘤部位的靶向递送。以DNA/PEI组及DNA/PEI加超声组为阴性对照,验证实验组是否能有效增强基因递送效率。在此基础上以传统的微米级阳离子脂质微泡（Cationic Microbubbles,CMBs）为阳性对照组探讨CBNBs在基因递送中的优越性。结果:1.第一部分:对BNBs表征的分析结果显示:（1）.TEM下观察BNBs为梭形空泡样结构,长度为100300 nm,宽度为220260nm;纳米粒度Zeta分析仪检测显示,BNBs粒径为219.9±12.07 nm,明显小于MBs;BNBs表面Zeta电位为-50.10±1.66 mV,提示BNBs需要进一步的改造才可以成为质粒DNA载体。（3）.BNBs可在体外产生稳定的超声造影信号。（4）.BNBs不存在细胞毒性。2.第二部分:对新合成的CBNBs的表征分析结果显示:（1）.PEI的加入使BNBs的Zeta电位明显升高,最高至46.80±5.31mV;而且BNBs(OD500)与PEI（μg）的最佳配比为0.1∶8。（2）.PEI会对CBNBs的粒径造成一定影响,且和加入的剂量有关,但CBNBs的粒径依旧低于300 nm。（3）.无论如何增加PEI的剂量,均不会对BNBs的造影效果产生影响,确保了转染过程可在超声监测下进行。（4）.体外聚焦超声辐照实验的结果证实了CBNBs具有声敏感性,可在超声辐照下产生空化作用并在超声能量达到一定强度后发生破裂。（5）.琼脂糖凝胶电泳结果提示,CBNBs成功携带了向溶液内加入的质粒DNA,且BNBs(OD500)、PEI（μg）、DNA（μg）三者间的最佳配比为0.1∶8∶3.2。（6）.CBNBs具有一定细胞毒性,且与PEI的剂量有关。3.第三部分:（1）.体外溶血实验以及HE染色结果显示,CBNBs具备良好的生物安全性,完全满足在体使用的要求。（2）.体外转染结果显示,聚焦超声联合DNA/CBNBs转染复合物可明显增强转染效果,而且增强效果受超声辐照参数的直接影响。但是,该方法会造成细胞损伤,其程度同样与超声辐照参数设置有关。（4）.CBNBs可通过瘤内注射的方式在体内产生超声造影信号。（5）.体内转染实验结果显示,与对照组相比,无论采用何种注射方式,DNA/CBNBs复合物联合聚焦超声在肿瘤部位定点辐照的方式均可显著增强肿瘤部位荧光强度。尤其是经尾静脉注射后,CBNBs介导的基因递送效果明显优于传统CMBs载体。虽然,经尾静脉注射后Lipofectine 2000组在肿瘤部位的荧光强度与DNA/CBNBs加超声辐照组相当,但是,在肿瘤之外的区域同样探测到了不同程度的荧光信号,提示DNA/CBNBs联合聚焦超声的助转染方法具有更佳的靶向性。结论:1.本研究针对BNBs表面带负电荷,无法成为质粒DNA载体的问题,通过将其与PEI共孵育的方法将其表面电位变为正电并最终成功构建了DNA/CBNBs转染复合物;2.通过体外超声辐照实验证实CBNBs具有超声敏感性,可发生空化作用。3.在体外细胞模型以及体内荷瘤小鼠模型上证实,DNA/CBNBs联合聚焦超声可明显增强基因递送效果。4.在荷瘤小鼠模型上证实超声联合新材料介导的基因递送效果明显优于传统载体,而且该方法的靶向性优于商业化助染剂Lipofectine 2000。本研究为超声介导的靶向基因递送提供一种新的、更高效的非病毒质粒DNA载体。