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基因治疗是最有希望治愈恶性肿瘤的方法之一,其中基因载体的开发是核心,而具有基因递送和生物成像的双功能载体是一个重要的发展方向。稀土上转换纳米晶(UCNPs)是一种新型的荧光探针,在生物医学中有着广泛的应用前景。据此,本研究使用阳离子三肽类脂包覆β-NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米晶构建双功能复合基因载体,进行基因递送和生物成像性能研究。使用高温油相法,以稀土氯化物(YCl3·6H2O,YbCl3·6H2O,ErCl3 6H2O)为原料,油酸(OA)为表面活性剂,1-十八烯(ODE)为反应溶剂,合成Yb3+、Er3+掺杂的β-NaYF4:Yb3+,Er3+。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,进一步筛选出粒径均匀,符合生物应用的β-NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶,其制备最佳条件:反应3h,300℃,稀土氯化物、OA、NaOH和NH4HF2的摩尔比为 1:19:2.5:2.5。通过薄膜分散法和超声分散法相结合的方式,将阳离子三肽类脂(CD014)包覆到β-NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米晶表面,构建复合纳米基因载体β-NaYF4:Yb3+,Er3+@CD014(CSLNs)。通过激光粒度仪和透射电子显微镜对所构建的CSLNs的粒径和微观形貌进行了表征,结果表明CSLNs呈球形结构,粒径均匀且尺寸在50 nm左右;CSLNs粒子Zeta电位为+80 mV。琼脂糖凝胶电泳实验表明,在CSLNs与Luc-siRNA质量比大于4/1时,Luc-siRNA被完全延滞,CSLNs与Luc-siRNA形成稳定的复合物。以CSLNs为基因运载工具,对肿瘤细胞进行了细胞摄入、介导Luc-siRNA的沉默效率等体外基因递送研究。结果表明,在CSLNs与Luc-siRNA质量比大于3/1时,对A549、HeLa、NCI-H460和Heβ-2等细胞株的摄入率均达到75%以上,高于商品试剂DOTAP和Liβofectamine 2000;通过透射电子显微镜检测超薄细胞切片,转染30 min后观察到CSLNs有效地进入A549细胞内,转染4h后,可清晰地观察到六边形上转换纳米晶。通过CSLNs运载Luc-siRNA转染A549细胞,对荧光素酶基因的沉默率最高达60%,与商品转染试剂DOTAP和Liβofectamine 2000相当。使用CSLNs对A549细胞进行转染,检测多种肿瘤细胞株的上转换发光成像。在980 nm激光激发下,荧光显微镜检测到CSLNs在胞内发出明亮的黄绿色荧光,实现了上转换荧光成像,可作为肿瘤细胞的荧光标记,同时也证明CSLNs可有效进入细胞。使用荧光光谱仪检测A549细胞裂解液的上转换发光强度,荧光谱图中显示上转换纳米材料中Er3+的特征峰,与细胞成像时获得明亮的黄绿色荧光结果相一致。为了建立荷瘤小鼠模型,选用BALB/c-nude小鼠在其皮下接种高表达荧光素酶的A549细胞。通过尾静脉将CSLNs注射到小鼠体内,考察CSLNs在活体水平上的上转换发光成像。结果表明,在980 nm激光激发下,在小鼠肿瘤处观察到黄绿色荧光,显示出上转换荧光信号。解剖小鼠后,在其肿瘤、肝及肺等部位观察到了黄绿色上转换荧光,说明复合载体有作为生物探针的潜力。采用MTT法考察CSLNs对A549、HeLa、NCI-H460和Heβ-2细胞株的毒性,所有细胞的存活率均能达到90%以上,CSLNs的细胞毒性均较低,优于商品试剂DOTAP和Liβofectamine2000。荷瘤小鼠经尾静脉注射剂量20mgkg-1的CSLNs,十天内小鼠体重未受影响,生化指标在正常范围内,证明CSLNs对小鼠没有明显毒性。