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理想的非病毒载体基因递送系统能够有效地规避网状内皮系统的吞噬和血浆中DNA酶的降解,穿透细胞膜,实现内涵体的逃逸,从而成功地将DNA带入细胞核。聚乙烯亚胺(Polyethy lenimine, PEI)是一种广泛研究的用于基因递送的非病毒载体,其主要优势具有良好的体外转染效果。然而随着PEI分子量的增加,其潜在的细胞毒性也明显增大,尤其是平均分子量为25000的PEI。其次,PEI体内稳定性差,容易和血浆蛋白结合,从而被快速消除。由于这些缺点的存在,限制了PEI的应用。研究发现,修饰亲水性的聚合物例如聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)可改善重组蛋白、脂质体以及一些纳米载体的药物代谢动力学性质。PEG化的PEI/DNA复合物降低了其表面电荷以及与血液成分的相互作用,从而延长了循环时间,同时也降低了细胞毒性。然而,PEG化会干扰PEI的“质子海绵效应”,使得复合物无法从内涵体逃逸至细胞质中,从而降低了转染效率。若在内涵体内将PEG与PEI分离,也许能够解决这一问题。有学者设计具有pH敏感特性的PEG-PEI载体,当其进入酸性内涵体后,低pH的环境触发pH敏感键的断裂,从而脱去PEG。这些可逆转的PEG修饰的基因复合物,与稳定的PEG修饰载体相比,表现出更高的转染效率。二硫键是一种理想的可生物降解键,可用于设计基因递送载体。据文献报道,细胞内的谷胱甘肽(GSH)浓度约为10mM,远远高于细胞外谷胱甘肽的浓度(约为2gM)。二硫键在细胞外稳定存在,进入细胞质或内涵体后,高浓度的谷胱甘肽可将二硫键还原降解。整合素αvp3是一类在神经胶质瘤细胞和肿瘤新生血管上高表达的受体蛋白,环状RGD多肽可通过与其结合,增强肿瘤靶向性。鉴于上述研究基础,本文构建了二硫键连接的mPEG-SS-PEI以及RGD-PEG-SS-PEI,期望通过在细胞内二硫键还原释放PEG,增加基因的转染效率,同时借助RGD靶向神经胶质瘤细胞和肿瘤新生血管的作用,达到治疗脑原位神经胶质瘤的效果。本论文共分为四章。第一章,制备了tiPEG-PEI、mPEG-SS-PEI、RGD-PEG-PEI及RGD-PEG-SS-PEI,并对他们进行了核磁表征。结果表明：上述材料每个PEI分子上分别接了4.89、5.04、5.12和5.14个PEG分子；用谷胱甘肽将载体材料mPEG-SS-PEI与RGD-PEG-SS-PEI还原,通过薄层色谱检测,验证了mPEG-SS-PEI及RGD-PEG-SS-PEI中二硫键的存在。第二章,制备了PEI/DNA、mPEG-PEI/DNA、mPEG-SS-PEI/DNA及RGD-PEG-SS-PEI/DNA复合物,并对其进行了表征。结果表明：N/P为12时,4小时内,PEI/DNA、mPEG-PEI/DNA、mPEG-SS-PEI/DNA及RGD-PEG-SS-PEI/DNA复合物在PBS以及含10%FBS的DMEM中,均是稳定的；复合物的粒径随着N/P的增大而减小,而Zeta电位随着其增大而增大；在相同N/P的条件下,经过PEG修饰后的载体材料与基因形成复合物,其粒径及Zeta电位均小于PEI；透射电镜下,N/P为12时,PEG-SS-PEI/pEGFP与RGD-PEG-SS-PEI/pEGFP的粒径约为200nm,形状规则,圆整。第三章,考察了PEI/DNA、mPEG-PEI/DNA、mPEG-SS-PEI/DNA、RGD-PEG-PEI/DNA及RGD-PEG-SS-PEI/DNA复合物对U87细胞的转染效率、材料毒性和细胞摄取。细胞定性与定量转染结果表明,二硫键连接的mPEG-SS-PEI与RGD-PEG-SS-PEI转染效率显著高于相对应的mPEG-PEI及RGD-PEG-PEI,且RGD修饰的RGD-PEG-PEI和RGD-PEG-SS-PEI转染效率均优于相对应的mPEG-PEI和mPEG-SS-PEI。说明我们设计的RGD-PEG-SS-PEI基因载体达到了预期的增强转染效率的目的。细胞毒性实验表明：PEG修饰可以显著降低PEI的毒性,且二硫键连接不会增加细胞的毒性。细胞摄取实验表明：二硫键连接有利于基因复合物从内涵体的逃逸,增加进入细胞核的机率,从而增强细胞转染效率。第四章,构建了原位脑胶质瘤裸鼠模型,考察了RGD-PEG-SS-PEI/pTRAIL递释系统对脑胶质瘤模型裸鼠脑部的转染效率以及治疗效果。HE染色表明,模型构建成功。小动物活体成像以及脑组织切片的荧光照片表明：与RGD-PEG-PEI/pDsRED相比, RGD-PEG-SS-PEI/pDsRED纳米粒能够提高基因转染的效率。抗脑胶质瘤药效研究结果表明：与RGD-PEG-PEI/pTRAIL纳米粒相比,RGD-PEG-SS-PEI/pTRAIL纳米粒能够显著延长脑胶质瘤模型裸鼠的生存时间,并具有显著性差异。综上所述,本课题构建的氧化还原响应的RGD-PEG-SS-PEI/DNA递释系统,在体外显著提高了基因的转染效率,在体内显著延长了模型裸鼠的中位生存时间,在生物响应的非病毒载体基因递释系统研究方面具有重要的意义。