基因治疗是运用基因输送载体将核酸物质输送至疾病细胞,实现人类疾病的治疗。然而,目前基因治疗缺乏安全高效的输送载体。病毒载体虽然具有高效的输送效率,但其因缺乏安全性而很难成功应用于临床。非病毒载体包括合成聚阳离子、脂质体等因为具有确定的结构、可设计的功能性、安全性和可大规模生产成为最理想的载体。完成基因输送主要需要同时攻克五大难点:1,凝聚压缩核酸物质形成纳米颗粒避免被降解;2,靶向至病变的组织和细胞;3,撑破内涵体使核酸物质成功逃逸;4,适时释放核酸物质;5,载体完成自身无毒代谢。本课题组针对这五项功能设计了一种巧妙的“壳核”结构。核心是响应性聚阳离子与核酸物质凝聚的纳米粒,能完成1,3,4,5四个任务,壳是多糖-PCL-PEG-靶向基团的嵌段高分子,能完成第二个任务。其中,对于核的部分,响应性聚阳离子的构建是关键。响应性聚阳离子载体在未降解时能帮助基因物质实现细胞内输送,降解后可以降低细胞毒性,但是输送能力下降。因此稳定性和响应性降解的平衡是细胞输送非常重要的特性。同时,对于输送不同的核酸物质来说,输送si RNA和DNA要求不同,对聚阳离子在细胞中的释放时间和位置均有不同的要求。本课题组选用的是p H敏感性的亚胺键,利用质子海绵效应完成了si RNA的输送。然而,对于DNA来说,其需要被输送进入细胞核才能成功的表达,因此,对于聚阳离子的构建又有了新的要求。所以,针对不同输送要求的核酸物质,应该使用不同的生物可降解键,甚至将几种可降解键联合使用,最大程度的提高输送效率。根据不同核酸物质的输送要求设计可降解载体是需要仔细探究的一个问题。本课题选用两种在载体构建上表现最为突出,应用最为广泛的亚胺键和二硫键,以精胺为基本单元,以对苯二甲醛和二硫代二丙酸为连接剂,分别构建以亚胺键及二硫键为可降解键的响应性聚阳离子载体(TPSP和DTDPS)。对这两种高分子材料在材料表征、降解行为以及体内外输送si RNA和DNA效率上进行比较,观察两种不同响应性可降解化学键对输送不同基因物质效率的影响。实验结果表明,(1)琼脂糖凝胶电泳结果表明,两种聚阳离子对si RNA和DNA均有较好的凝聚能力,两种聚合物-pDNA复合物质量比在2以上时便可以完全包裹si RNA,质量比在1时便可以完全包裹质粒DNA;而在粒径和电位结果上,两种聚阳离子有明显的差异。无论是包裹si RNA还是DNA,以亚胺键相连的聚阳离子TPSP与核酸物质形成的纳米粒具有更大的粒径和电位。(2)降解实验表明,两种聚合物均能分别敏感的响应p H的变化和谷胱甘肽。(3)两种聚阳离子输送si RNA进入SMMC7721细胞有较好的沉默效果,两种聚阳离子相比,TPSP的沉默效率更高;而两种聚阳离子均不能有效的输送质粒DNA。MTT细胞毒性实验表明了两种聚阳离子的细胞毒性较小。(4)成功建立了裸鼠皮下肿瘤模型,将两种核心材料包裹si RNA形成的纳米粒与嵌段高分子“壳”组合,对两种聚阳离子体内输送si RNA的沉默效率进行考察,结果表明,TPSP具有更好的体内沉默效率。证明了我们构建的亚胺键作为可降解键的响应性载体,无论输送si RNA或者DNA,均具有更好的基因输送效率。