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阳离子聚合物具有稳定性强、无免疫原性和结构可精细控制的特点,在基因输送领域被广泛地应用。但是阳离子聚合物输送系统,因缺乏对肿瘤细胞的特异性识别,且转染效率低使其在体内的应用受到了很大的限制。因此构建更高转染效率、低毒性并且具有特异性识别肿瘤细胞能力的阳离子聚合物载体是解决其体内应用的关键。本论文的第一部分设计并合成了叶酸功能化的枝化PEI(PEI,1.8K,PEI-FAx,x代表1个1.8KPEI分子平均接上的FA配体分子个数)。叶酸的疏水作用显著提高了 PEI-FAx压缩DNA的能力,发现PEI-FA0.65与DNA在质量比为3时,形成粒径约为40nm的复合物纳米颗粒,扫描电镜观察发现其近似球形,细胞毒性显著小于25KPEI,并具有高效的转染效率。该复合物在无血清条件下的转染效率比1.8KPEI复合物提高了 100倍,在体外无血清或含10%血清条件下均与25KPEI复合物的转染效率相当。考察了游离叶酸对PEI-FA0.65纳米复合物吞噬和转染的影响,结果显示PEI-FA0.65介导的摄取只是部分通过叶酸受体,主要是通过电荷介导的非特异性摄取。利用细胞内吞抑制剂研究复合物进入细胞的机制和共聚焦显微镜观察复合物在细胞内的分布,发现PEI-FA0.65复合物是通过以胞膜窖介导(CvME)的内吞途径为主的多种途径进入细胞后,通过PEI质子海绵效应从溶酶体逃逸,实现高效的转染。在总结叶酸靶向修饰的PEI载体不足的基础上,本论文第二部分尝试利用疏水作用较强的甘草次酸GA功能化低分子量枝化PEI(1.8K PEI-GAx,x代表1个1.8KPEI分子平均接上的GA靶向配体分子个数),来提高1.8KPEI的转染效率。由于甘草次酸较强的疏水作用和靶向作用,甘草次酸功能化的1.8KPEI对甘草次酸受体高表达的HepG2细胞具有很高的选择性,在无血清条件下最优接枝含量PEI-GA0.75复合物的转染效率比25KPEI复合物转染效率高4倍,而在甘草次酸受体低表达的SW480细胞上仅与25KPEI复合物转染效率相当。然后又尝试将带有糖苷键的甘草酸(GL,甘草次酸是其体内代谢物)接枝于1.8KPEI上得到PEI-GL10.62(甘草酸有三个羧基,为了防止与PEI反应时交联,先用2倍摩尔数乙胺与甘草酸反应得到GL1,x代表1个1.8KPEI分子平均接上的GL1配体分子个数),发现其压缩DNA的能力与PEI-GA0.75能力相当,并且PEI-GL10.62载体具有更低的细胞毒性和更高的转染效率,同时也具有对HepG2细胞的高选择性。最后对其高效转染机理进行了初步探讨,实验结果显示在HepG2细胞上,PEI-GA0.75和PEI-GL10.62复合物主要通过甘草次酸受体介导的内吞,经CvME通道摄取进入细胞后可绕过溶酶体,并且该过程具有时间依赖性,实现高效的基因转染。为验证PEI-GA0.75/pLUCI和PEI-GL10.62/pLUCI体内转染性能,我们构建了 HepG2的腹腔瘤模型,并采用荧光素酶报告基因进行了体内的转染,成像结果显示PEI-GL10.62/pLUCI在肿瘤组织中的表达最高,归一化后约为105数量级的蛋白表达,为其在体内的应用奠定了基础。疏水性叶酸和甘草次酸修饰的低分子量PEI能够显著提高其复合物的转染效率。为探究机理并作为对比,本论文第三部分探索了亲水性配基修饰PEI对其转染效率的影响。将亲水的靶向配体乳糖酸LBA接枝于1.8KPEI后,发现其压缩DNA能力与1.8KPEI相比变差。但是,在接枝甘草酸的PEI-GAx上再引入一定量乳糖酸后,可大大降低载体的细胞毒性,保持甘草次酸对GA-R的靶向能力,并且转染效率也显著提高。在含10%血清条件中,PEI-GA0.75-LBA1.25(x,y分别代表一个1.8KPEI分子上接上的甘草次酸和乳糖酸的分子个数)复合物的转染效率约为PEI25K复合物的34倍,归一化后能达到108数量级的蛋白表达。本论文第四部分筛选了几个既带羧基-COOH又具有一定抗肿瘤活性的中药单体分子或小分子药物(如甘草次酸、齐墩果酸、氨甲喋呤、维甲酸等)与具有膜融合功能的脂质DOPE形成稳定的带负电脂质体,优化了其配方,筛选出了几个具有较高转染能力的带负电脂质体体系。