基因治疗作为一种全新的疾病治疗手段,为恶性肿瘤、心脑血管疾病、神经系统疾病以及病毒性流行病等临床治疗难题提供了新的解决途径。安全、高效的基因传递系统是基因治疗成功应用的重要因素之一,是基因治疗研究领域的一个热点。传统的病毒载体虽然转染效率比较高,但安全性、免疫原性等缺点限制了其作为基因载体的应用。非病毒载体以其具有的安全性高、免疫原性低、易修饰等优点吸引了众多研究者的目光,但其递送基因的转染效率有待提高。本文基于聚乙二醇、聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)和生物降解性较好的聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PDLLA),构建了两种生物可降解的非病毒基因载体,并对它们的基因递送性能进行了研究。本文首先通过开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)相结合的方法合成了生物可降解的两亲性三嵌段聚合物mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA,研究了其自组装纳米粒共负载疏水性药物紫杉醇和核酸的功能性。mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA可以在水中自组装形成以疏水性的PCL为内核,亲水性的PEG和PDMAEMA为外壳,平均粒径为150纳米左右的核壳结构纳米粒。mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA具有明显的pH敏感性,载紫杉醇的纳米粒在酸性条件下(pH=5.0)的药物释放速率明显高于中性条件(pH=7.2)。聚合物纳米粒可同时负载紫杉醇和pDNA,形成的NPs/pDNA复合物粒径保持在200纳米左右且粒子表面呈正电性。当N/P比大于等于3时,mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA纳米粒可将DNA完全阻滞,且紫杉醇的负载不影响mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA纳米粒对DNA的结合能力及基因转染效率。N/P比对转染效率有很大的影响,此外5%的血清存在并不抑制mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA纳米粒在293T细胞上的转染效率,相反在一定程度上促进了蛋白的表达,可见,纳米粒在血清中有很好的稳定性。激光共聚焦荧光显微镜研究结果表明mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA纳米粒能够有效的被细胞内吞,且表现出很强的溶酶体逃脱能力;小鼠体内研究实验表明其纳米粒主要分布在胰脏、肾和脾等部位,且具有很好的肿瘤靶向效应。上述研究结果表明mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA纳米粒在药物和核酸共递送方面有潜在的应用价值,但由于PCL结晶度高、疏水性强、降解速度慢,因而只适于作为长效药物/基因载体。为了克服PCL结晶度高、疏水性强、降解速度慢的问题,我们采用了生物降解性和生物相容性较好的PDLLA作为疏水段,构建基因载体。通过ROP和ATRP合成了mPEG-b-PDLLA-b-PDMAEMA,该聚合物具有较低的CAC,可在水中自组装形成粒径在100 nm左右,表面电位为5 ~ 6 mV的核壳型纳米粒。形成的纳米粒可有效浓缩pDNA,且具有很好的抗牛血清蛋白(BSA)吸附性。体外转染实验表明,mPEG-b-PDLLA-b-PDMAEMA NPs在HeLa细胞上有较高的基因转染效率,且转染效率受N/P比和载体中阳离子段长度的影响。值得注意的是纳米粒载体的最佳转染效率与商品化试剂Lipofectamine 2000相差无几,加入10%血清后纳米粒载体仍具有与Lipofectamine 2000相当的转染效率。MTT结果显示mPEG-b-PDLLA-b-PDMAEMA NPs具有较低的细胞毒性,因此生物相容性较好。激光共聚焦实验表明mPEG-b-PDLLA-b-PDMAEMA NPs能够有效负载pDNA进入细胞,且具有很强的溶酶体逃脱能力。因此mPEG-b-PDLLA-b-PDMAEMA NPs作为基因载体具有潜在的应用价值。本文最后一部分工作探讨了疏水段结构及长度对纳米载体在基因传递中的作用和影响。首先我们制备了一系列具有不同疏水段长度的mPEG-b-PCL-b-PDMAEMA (PECLD)和mPEG-b-PDLLA-b-PDMAEMA (PEDLD)可降解三嵌段共聚物,制备的PECLD和PEDLD系列聚合物均具有极低的临界聚集浓度(CAC),疏水段分子量大小对聚合物CAC的影响比较明显,疏水段相对分子量越大,聚合物的CAC值越小。对于不同疏水段而言,当疏水段聚合度相同时,PECLD聚合物的CAC值均小于PEDLD聚合物。随着聚合物中疏水段相对分子量的增加,PECLD和PEDLD NPs及NPs/pDNA复合物的粒径和zeta电位均逐渐增大。相比之下,PEDLD NPs及NPs/pDNA复合物的粒径和zeta电位均大于PECLD NPs及NPs/pDNA复合物。疏水段链长的变化并不会降低载体对DNA的结合能力,但疏水段种类、长度对转染效率有影响。随着聚合物中可降解疏水段长度的增加,载体的转染效率逐渐增大。PEDLD NPs与PECLD NPs相比,显示出了更高的基因转染效率。以上结果表明疏水改性在基因传递中发挥着不可忽视的作用。