基因治疗作为一种靶向性强、低毒的新型治疗疾病的手段,在医学领域中表现出巨大的应用前景。阳离子聚合物由于具有免疫原性低、结构可控、转染效率较高等优点,成为基因载体领域的研究热点。但其作为基因载体的转染效率和细胞毒性之间存在着逆相关性,一直是严重限制基因递送效率的巨大障碍。这主要归因于阳离子聚合物的分子量,分子量越大,正电荷密度越高,聚合物表现出增强的转染效率以及相应较高的细胞毒性。聚乙烯亚胺(PEI)作为典型的阳离子聚合物载体,存在的高细胞毒性限制了其在基因递送领域中的进一步应用。为了解决这一关键问题,我们设计开发了可降解的高分子量PEI聚合物,该聚合物可以有效包载DNA以进行细胞内吞,并可以响应肿瘤处的微环境,实现聚合物的降解以及DNA的释放。论文研究工作主要如下:(1)为了使高分子量PEI聚合物具有可降解性,选择具有不同的响应降解性单体作为聚合单体。设计合成了分别具有酸敏感的酯基、具有活性氧(ROS)敏感的缩硫酮基团的二烯类单体。(2)通过分子量为600的聚乙烯亚胺(PEI600)和二烯类单体的迈克尔加成聚合制备了两种可降解的PEI聚合物。PEI聚合物可以有效地包载DNA,形成具有180nm左右尺寸的纳米复合物。与商业上可获得的转染试剂,分子量为25k的聚乙烯亚胺(PEI25k)相比,可降解的PEI聚合物表现出增强的基因递送效率,体内转染效率提高近3倍。而通过酸性环境或高活性氧环境(ROS)促进聚合物的快速降解导致DNA的细胞内释放,可以极大地降低聚合物的细胞毒性,细胞存活率从60%提高到90%以上。特别在肿瘤细胞中,ROS特异响应性PEI聚合物也显示出其潜在的应用,表现出增强的体内基因表达水平。因此,我们的研究可以有效地平衡阳离子聚合物的转染效率和细胞毒性之间的关系,从而提供对非病毒基因递送载体的合理设计的有效思路。