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基因治疗作为遗传性疾病治疗的一种有效方法,随着不断的研究与发展,其在获得性疾病(如癌症)的治疗方面也展现了较大的前景和潜力。基因治疗是将新的基因导入细胞,通过修复或添加基因,以治疗疾病。基于此,基因治疗的关键在于得到一种合适的基因载体,可以安全高效地将外源正常基因导入到靶细胞。病毒载体作为一种可以高效转染的基因载体,因其具有免疫原性等安全问题,大大限制了其发展与应用;而非病毒载体因其良好的生物安全性、易制备、价格低等优点也得到了很好的发展,例如阳离子脂质和阳离子聚合物等,其在基因治疗方面具有很好的潜力。尽管阳离子聚合物作为一种成功的基因传递载体已经得到广泛的应用,但由于以下的障碍,其临床应用仍然受到限制。阳离子类型聚合物面临的障碍主要包括其毒性、内涵体逃逸、血液相容性、靶点有效的细胞内传递、复合物释放DNA以及最终的基因表达。早在30年前,阳离子聚合物作为基因载体已有报道,并且随着大量研究者的探究与发现,阳离子聚合物已经作为一种不可或缺的基因载体应用在基因治疗上。聚阳离子与带负电的DNA通过正负电荷吸引形成纳米复合物,从而使得带负电的DNA可以安全有效地进入到目的细胞内起到治疗作用。作为基因载体的阳离子聚合物主要可以分为线性聚合物和树形聚合物两大类。树形的阳离子聚合物与线性的阳离子聚合物相比较,其形貌呈现出良好的三维球形结构,并且其表面携带大量的末端官能团、溶解性能良好、溶液粘度和熔融粘度都较小、大量的内部空腔结构等优异性能。树形聚合物所拥有的这些优异性能使其作为基因载体具有广阔的应用前景。有研究进一步表明,可降解的树枝状阳离子聚合物的转染效率比不可降解的树枝状阳离子聚合物要高大约50倍,这表明阳离子聚合物的可降解性能极大地改善其转染效率,达到更好的治疗效果。超支化聚合物具备树形聚合物的优势且其合成方法较为简易,生产成本较低,因此超支化阳离子聚合物在基因载体方面的应用更具前景。因此开发一种新型的可降解的超支化阳离子基因载体,改善细胞毒性和转染效率变得非常有意义。我们旨在开发一种新型的超支化阳离子基因载体,并研究其作为基因载体的性能。本工作以二甘油为起始原料,通过简单的改变温度制备了线性和超支化阳离子聚合物。本论文主要通过以下几个部分展开:(1)在已报道合成的两端氨基的原酸酯单体基础上,使用该单体与丙烯酸酐反应得到丙烯酰原酸酯单体,丙烯酰原酸酯单体与N-氨乙基哌嗪反应,在20℃生成线性聚酰胺胺(LPOEAMAM),在50℃得到超支化聚酰胺胺(HPOEAMAM)。通过核磁共振波谱图确定线性POEAMAM和超支化POEAMAM结构。通过倒置荧光显微镜和稳态荧光光谱仪研究超支化POEAMAM和线性POEAMAM的荧光性质。通过酸碱滴定实验验证超支化POEAMAM的质子缓冲能力。(2)阳离子聚合物作为基因递送载体的必要条件是它们能够将DNA浓缩成纳米尺寸的复合物。首先通过琼脂糖电泳验证POEAMAM压缩DNA的能力,然后经肝素钠置换实验进一步验证压缩能力。超支化POEAMAM复合物的粒径稳定在100 nm左右,电位稳定在+15 mV左右。在pH 5.5时,HPOEAMAM/DNA复合物在48 h释放DNA由87%增加至92%,LPOEAMAM/DNA复合物在48 h释放DNA由54%增加至72%。(3)通过MTT法检测线性POEAMAM和超支化POEAMAM的细胞毒性,结果显示细胞存活率均在95%以上,表明聚合物具有优异的生物相容性。通过平面细胞模型和三维细胞模型考察POEAMAM/DNA的转染效率。倒置荧光显微镜和流式细胞仪检测结果显示超支化POEAMAM在平面细胞中具有很好的转染效率。激光共聚焦结果显示超支化POEAMAM在10%血清条件下的转染效率优于PEI-25K。本文报道了一种由丙烯酰原酸酯单体与N-氨乙基哌嗪,通过迈克尔加成聚合法合成的新型超支化POEAMAM。本研究发现新合成的聚合物具有良好的生物相容性高的转染效率。因此,在基因治疗中超支化POEAMAM具有巨大的潜力。