基因疗法是将具有治疗作用的基因以一定的方式导入靶细胞内，从而达到治疗疾病之目的。使用安全、高效的基因递送载体是推动基因疗法临床应用的关键。安全性较差的病毒载体一直是基因疗法的瓶颈，而非病毒载体是未来解决载体安全性问题的希望。　　阳离子脂质体和阳离子聚合物是最常用的两类非病毒基因载体，它们易于结构修饰，制备成本低，对所负载的基因的尺寸无限制，这些优点使得它们成为研究的热点。但阳离子脂质体的分子量较小，含正电荷数目少，因此与基因的结合能力不够强，导致形成的复合物稳定性不足，而且细胞毒性也很高。阳离子聚合物种类繁多，可以克服脂质体的缺点，是未来高效、安全的基因递送载体的首选。　　本工作的首要目的是设计并制备一类新颖的阳离子“合成多肽”(Synthetic polypeptides)类聚合物载体。设计理念来自于近年来“合成多肽”在生物医用材料领用的亮眼表现。“合成多肽”指的是由N-羧基环内酸酐(NCAs)单体开环聚合法(ROP)所制备的均聚多肽(Homopolypeptides)。最新的研究进展表明，由这类材料衍生出的阳离子螺旋多肽可以向靶细胞、甚至非常难以转染的人胚胎干细胞中高效率地递送质粒(pDNA)和小干扰核糖核酸(siRNA)。原理是这类阳离子螺旋多肽和基因形成的纳米复合物可以直接穿透细胞膜，不经细胞内吞作用而进入细胞质，从而避免了被核酸酶降解，但这一过程受多肽的α-螺旋构象控制。由此可知，阳离子合成多肽的二级结构在载体递送基因的过程中将发挥关键作用。　　基于此观点，本文的工作内容包括两个层次。首先，结合N-羧基环内酸酐开环聚合法和点击化学法制备构象稳定的阳离子合成多肽；其次，通过调整阳离子多肽的主链手性，探讨当用这些多肽向靶细胞递送基因时，其二级结构对载体的基因递送行为的影响。主要的研究内容和相关结论如下：　　1、构象稳定的阳离子螺旋多肽的制备及性能研究　　首先，制备一系列分子量不一、侧链端含C=C双键的聚（L-谷氨酸-烯丙醇酯）(PALG)；其次，使用无金属催化剂的“巯-烯”(Thiol-ene)点击反应，将同时含仲胺和叔胺结构的小分子硫醇(PPAET)接枝到多肽侧链，制备得到阳离子合成多肽PALGgPPAET；最后研究了在生理pH下PALGgPPAET肽的螺旋性。1H NMR的研究结果表明，多肽的结构清晰可控，但PPAET的接枝效率只有50%，接枝率受PPAET的溶解性和空间位阻的限制；圆二色谱(CD)的分析结果表明，PALGgPPAET可以在pH为7.4的条件下维持α-螺旋构象。　　2、以聚半胱氨酸为主链的阳离子合成多肽的制备及性能研究　　首先，以L、DL和D-半胱氨酸为原料合成了构型不同的三种S-炔丙基-半胱氨酸-N-羧基环内酸酐(SPC-NCA)单体，根据构型分别命名为SPLC-NCA,SPDLC-NCA和SPDC-NCA。其次，用苄胺引发单体聚合制备了主链手性不一的三种聚（S-炔丙基-半胱氨酸）(PSPC)，分别命名为PSPLC,PSPDLC和PSPDC；第三，使用“巯-炔”(thiol-yne)点击反应将半胱胺酸盐(CAH)接枝到PSPC的侧链，制备了阳离子多肽PSPLCgCAH,PSPDLCgCAH和PSPDCgCAH；最后，用CD研究了在不同酸度、温度和盐度条件下阳离子多肽的构象变化情况。1H NMR和尺寸排除色谱(SEC)的分析结果表明，三种单体的聚合活性非常高，因此只能得到聚合度为10的低聚物；控制单体和引发剂的摩尔比，可以制备三种分子量极为相近、但主链手性不同的三种低聚物；Thiol-yne点击反应的接枝效率非常高，接近100%，但接枝后的多肽侧链含有少部分C=C双键；酸度、温度和盐度依赖性的CD分析结果表明，PSPLCgCAH和PSPDCgCAH的手性方向彼此相反，但它们均为含有β-折叠、β-转角和无规线团的混合构象，且其构象稳定性甚好，在生理条件下几乎不受酸度、温度和盐度变化的影响。PSPDLCgCAH和初始的分子设计初衷一样，主链外消旋导致无法表现任何的手性特征。　　3、阳离子多肽递送siRNA的性质研究　　首先，分别将PSPLCgCAH,PSPDLCgCAH和PSPDCgCAH的水溶液与siRNA水溶液混合，制备了纳米复合物颗粒，用琼脂糖凝胶电泳、Zeta电位和动态光散射(DLS)分析了复合物的形成、表面电荷和尺寸大小；其次，使用此纳米复合物向HeLa和HepG2细胞中递送siRNA，联合荧光显微镜和激光共聚焦显微镜定性研究多肽的主链手性对载体的siRNA递送行为的影响，同时用MTS细胞毒性评估实验探讨了主链手性与载体细胞毒性的关系。研究结果表明，PSPLCgCAH,PSPDLCgCAH和PSPDCgCAH均可以和siRNA依靠静电吸引作用形成纳米复合物，其粒径在100-350nm之间。多肽的主链手性对纳米复合物的尺寸有影响，主链柔顺性越好，复合物的尺寸越小；PSPDLCgCAH对基因的压缩能力最好，而PSPLCgCAH和PSPDCgCAH对基因的压缩能力相近，彼此之间几无差别；阳离子多肽的主链手性决定了载体的细胞毒性大小，因为PSPLCgCAH和PSPDCgCAH的细胞毒性甚微，PSPDLCgCAH的毒性在三者之中最大，但它们的细胞毒性均远低于聚乙烯亚胺(PEI)；三种阳离子多肽载体均能递送siRNA到靶细胞，增大载体的用量可以改善递送效率，而且它们的转染效率能够和PEI相比。PSPLCgCAH和PSPDLCgCAH与siRNA形成的纳米复合物更容易被细胞吞噬，转染效率更高，而PSPDCgCAH/siRNA纳米复合物则更倾向于聚集在两个细胞的界面处，不易被细胞吞噬。这表明载体的主链手性对复合物的细胞内吞方式有决定性影响。