本研究合成了PEG-PEI共聚物作为非病毒基因载体，通过自组装技术制备了聚合物／DNA复合物，考察了PEG的分子量、PEG的接枝量等因素对复合物的理化性质、细胞转染效率的影响，并将优选出来的载体介导VEGF165基因转染防治球囊损伤引起的再狭窄，为非病毒基因传递系统、再狭窄的基因治疗提供实践基础和参考依据。本文主要探讨了以下几方面的内容： (1)基因载体PEG-PEI的合成及表征以线形mPEG750、mPEG2000、mPEG5000和支链型PE125K为原料，用IPDI作为偶联剂，在DBTL，作为催化剂的反应条件下，通过两步反应合成了一系列PEG-PEI接枝共聚物，并通过FT-IR、1H NMR、GPC对共聚产物进行结构表征，确认生成了PEG-PEI共聚物，通过1H NMR计算出共聚物的分子量，并通过GPC测定了共聚物的分子量及分布。 (2)基因载体PEG-PEI的生物学性能通过光学显微镜观察细胞形态、MTT比色法测定细胞活力的方法测定PEI及PEG-PEI的体外细胞毒性，结果表明，PEI进行PEG化修饰后，可降低细胞毒性，且随着PEG接枝量的增加，毒性逐渐减小；PEG接枝量相同时，PEG对毒性的改善作用与PEG分子链的长短有关，接枝PEG的分子链越长，共聚物的毒性越小。聚合物与DNA结合后，毒性进一步降低。而PEG与PEI进行简单的混合并不能达到共聚物的效果。通过溶血试验、红细胞聚集试验来评价PEI及PEG-PEI的生物相容性，结果表明，聚合物的溶血作用随着浓度的增大而增大，PEI在进行PEG修饰后，溶血作用有一定程度的减小，PEG的接枝量越大，溶血作用减小得越多，在高浓度时这种效果更为明显。聚合物引起的红细胞聚集随着聚合物浓度的增大而增强，与PEI相比，PEG-PEI引起红细胞聚集的程度有所减轻，并且PEG的接枝量越大，引起红细胞聚集的程度越轻微，但对于分子量较小的PEG750来说，效果没有PEG2000、PEG5000的好。 通过测定PEI及PEG-PEI的pH滴定曲线来计算PEG-PEI共聚物的缓冲容量，发现在进行PEG化修饰后，PEI的缓冲容量有所下降，且PEG接枝量越多，缓冲容量下降得越多，与伯胺基相对应的pKa 1和β 1均有不同程度的下降，而与仲胺基相对应的pKa2和β 2基本没有受到影响。但在生理pH值范围内，PEG-PEI的缓冲容量没有受到明显的影响。 (3)基因传递系统的自组装及性质研究通过琼脂糖凝胶电泳阻滞试验检验了PEI及PEG-PEI结合DNA的能力，PEG接枝量较少时PEG-PEI结合DNA的能力没有受到明显影响，当PEG接枝量为50％时，PEG-PEI结合DNA的能力有所下降。 通过肝素释放DNA的试验考察了聚合物与DNA结合的牢固程度，PEG接枝量较少的PEG-PEI与DNA的结合强度和PEI相似，当PEG接枝量为50％时，PEG-PEI与DNA的结合强度有所减弱。 通过比较不同聚合物／DNA复合物的粒径和Zeta电位数据，探讨影响复合物物理稳定性的因素。聚合物／DNA复合物纳米粒的粒径随着N／P比增大而减小，PEI与DNA形成的复合物粒径较大，是由较小的纳米粒聚结而成，并且这种聚结是由磷酸根离子引起的。PEG-PEI与DNA形成的复合物纳米粒，由于PEG的空间排斥作用，防止了纳米粒的聚结，粒径显著减小。PEG与PEI的简单混合并不能提供有效的空间排斥作用。PEG可以有效地屏蔽PEI的正电荷，使得PEG-PEI／DNA复合物的Zeta电位比PEI／DNA复合物的显著减小。复合物的Zeta电位还与溶液中的离子种类和离子强度有关，在富含磷酸根离子的介质中，所有复合物的Zeta电位均可降低至负值。PEG-PEI／DNA复合物比PEI／DNA复合物有更好的沉降稳定性，小粒径并不是维持纳米粒稳定的主要原因，PEG的空间稳定作用更为重要。通过酶降解试验、超声降解试验来考察复合物对DNA的保护作用。PEI、PEG-PEI与DNA形成复合物后均可以保护DNA不被核酸酶降解，且可以抵抗超声作用对DNA分子的破坏。 (4)基因传递系统的体外细胞转染试验以PEI25K为载体系统，考察了N／P比、自组装介质对PEI／DNA复合物的体外细胞转染效率的影响。PEI／DNA复合物的转染效率随N／P比的增加而增加，但N／P比过大时，由于PEI的毒性，转染率反而下降，最佳的N／P比为10。在较低pH值的介质中组装的PEI／DNA复合物转染率有所下降，而在葡萄糖溶液中组装的PEUDNA复合物几乎没有转染作用。 用中性磷脂对PEUDNA复合物进行物理包覆，希望利用磷脂与细胞膜的亲和性来提高转染效率。PEUDNA复合物经磷脂包覆后，对转染效率有一定的改善，但提高的幅度不大，且磷脂包覆的PEI／DNA复合物稳定性较差，易重新分离为磷脂囊泡和PEI／DNA复合物。 PEG-PEI的毒性比PEI小，所以可以使用更高的N／P比，因此转染效率更高，但PEG的接枝量过多时，由于屏蔽作用过大，转染率反而下降。血清对聚合物／DNA复合物介导的基因转染有阻碍作用，而PEG化修饰后可以减小这种阻碍作用。 通过荧光显微镜观察分析细胞转染过程，发现复合物穿过细胞膜并非转染过程的限制性步骤，而复合物从内吞体／溶酶体中释放出来则可能是转染过程的一个限制性步骤。 通过ELISA试剂盒检测转染后细胞上清液中VEGF蛋白的表达水平，结果表明，pEGFP-VEGF165质粒在Hela细胞中能够成功表达出具有治疗作用的VEGF蛋白，且VEGF蛋白的表达量与GFP的总荧光强度tFI之间有一定的线性关系，提示可以用tFI代替VEGF蛋白表达量作为评价转染效率的指标。 (5)基因传递系统对家兔血管再狭窄的防治作用建立了家兔颈总动脉球囊损伤的动物模型，以PEI和PEG-PEI介导质粒pEGFP-VEGF165在损伤的局部血管腔内转染，14天后取材进行病理切片分析血管再狭窄的程度，用扫描电镜观察血管内皮的修复情况，通过RT-PCR检测血管壁组织中VEGFmRNA的转录情况。PEI治疗组全部出现栓塞，表明PEI在本实验的用量下不适宜用于体内治疗。PEG-PEI治疗组比盐水对照组的内皮修复较完全，内膜增生程度、管腔狭窄程度比盐水对照组显著减轻，表明PEG-PEI介导质粒pEGFP-VEGF165在血管腔内的局部转染，能够有效地减轻球囊损伤引起的再狭窄。