蛋白质在诸如生物催化、信号转导、细胞膜受体、细胞骨架以及生物大分子递送方面发挥着重要的作用。自第一个蛋白药物重组人胰岛素问世以来,蛋白质药物迅速变革了医药工业,成为药物市场上的宠儿。与传统的小分子化学药物相比,蛋白质类药物具有特异性高、副作用小、药物开发周期短等优点;与基因药物相比,蛋白质对靶点的作用更直接,可以避免永久性基因突变和持续性基因表达而引起的脱靶效应和致癌风险。但是蛋白质尺寸较大、亲水等特性导致其无法直接跨越细胞膜,因此当前蛋白质药物有75%都是基于胞外开发的。对于作用靶点在胞内的蛋白质药物,如何实现高效的胞内递送是该领域亟待解决的重要问题。目前报道的蛋白质胞内递送载体主要包括脂质体、无机纳米材料、细胞衍生囊泡、高分子材料等。其中,阳离子高分子材料具有良好的水溶性和丰富的表面活性基团,易于进行功能化修饰,逐渐发展成为最有潜力的蛋白质胞内递送载体之一。但是,蛋白质表面结合位点较少,因此,蛋白质胞内递送的关键问题在于如何将蛋白质分子稳定结合到高分子载体上。天然多酚类化合物可以通过氢键、π-π堆积、疏水相互作用结合蛋白质、核酸等生物大分子,形成纳米颗粒。如果将多酚功能基团如邻苯二酚、邻苯三酚等接枝到阳离子高分子上有望获得具有较强蛋白质结合能力的高分子载体。基于这一设想,在本论文的研究工作中,我们在树形高分子表面引入邻苯二酚及其衍生物(苯、苯酚、3,4,5-三羟基苯酚)得到了多酚功能化的阳离子高分子材料,用作高效安全的蛋白质胞内递送载体。具体研究内容和结果如下:(1)选用荧光素修饰的牛血清白蛋白作为模型蛋白,研究了几种多酚高分子材料蛋白质胞内递送中结构与性能关系。结果显示,连接73条邻苯二酚功能性基团的高分子材料展示出最高的细胞内吞和递送效率。通过材料对蛋白质的结合、形成递送复合物的稳定性以及细胞摄入量水平等,研究多酚类材料胞内递送蛋白质的机理。邻苯二酚修饰的树形高分子材料相比于其他多酚材料具有更高的盐稳定性和蛋白质结合率。流式细胞术和激光共聚焦实验表明,邻苯二酚修饰显著增强了高分子材料与蛋白质复合物的细胞摄入水平。(2)选用多种不同类型的蛋白质和多肽来验证邻苯二酚高分子材料胞内递送的普适性。a:邻苯二酚高分子材料可以高效地将荧光蛋白,如绿色荧光蛋白(GFP)和藻红蛋白(R-PE)高效地递送到细胞内,并实现在胞内的均匀分布;b:邻苯二酚高分子可以高效将生物活性的蛋白质,如β-半乳糖苷酶(β-gal)、α-糜蛋白酶(α-chymotrypsin)、皂草素(Saporin)等递送到细胞中,并且维持其生物学活性;c:除蛋白质外,邻苯二酚高分子材料可以有效将细胞毒性肽(ACSAG;IDWKKLLDAAKQIL-NH2)递送进入细胞并有效杀伤细胞。本论文通过在阳离子树形高分子表面修饰多酚功能基团来增强高分子与蛋白质的结合,在提高蛋白质胞内递送效率和生物相容性方面取得了双赢。结构与性能研究表明,邻苯二酚基团修饰可有效促进阳离子高分子对蛋白质结合及递送复合物的细胞内吞,是获得高效、安全的蛋白质胞内递送载体的一个有效措施。这项研究开发了一种新型的高效、普适、低毒的蛋白质胞内递送载体,可高效安全的将未经修饰的天然蛋白质递送到胞内,为蛋白质递送载体的设计提供了新的思路。