基因递送过程中遇到的多重生理屏障在很大程度上影响了基因治疗的治疗效率。开发更为合适的基因递送系统来克服这些生理屏障成为了基因治疗领域的研究热点之一。本研究课题利用主动靶向和分级调控策略设计出了具有多重响应性的嵌段聚合物载体FA-PEG-GPLGVRG-P[Asp(DET)]。希望通过巧妙的设计将血液循环,肿瘤富集,组织穿透,细胞内化,药物释放五个递送阶段的递送效率最大化。1.FA-PEG-GPLGVRG-P[Asp(DET)]的合成及表征通过点击反应、开环聚合反应和取代反应以叶酸(folic acid,FA)为导航分子,聚乙二醇(poly ethylene glycol,PEG)为亲水嵌段,P[Asp(DET)]为核酸装载嵌段合成了基因递送系统。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)对聚合物的化学结构进行了表征,结果显示嵌段聚合物FA-PEG-GPLGVRG-P[Asp(DET)]成功合成且P[Asp(DET)]嵌段的聚合度约为70。2.F-G-P/pDNA理化性质及生物性能研究递送载体通过静电作用与质粒DNA(plasmid DNA,pDNA)自组装形成载体-基因复合物。动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)结果显示载体-基因复合物FA-PEG-GPLGVRG-P[Asp(DET)]/pDNA为纳米球形结构且分布均匀,粒径约为80 nm,Zeta电位接近电中性。实验结果表明F-G-P对pDNA显著的凝缩能力以及纳米粒子在血液中循环的潜力。凝胶阻滞实验证明载体可以通过静电作用有效地的与pDNA结合,中和其携带的负电荷,并对内部的pDNA提供有效地保护。溶血实验和细胞毒性实验的结果显示纳米粒子的溶血率均小于5%且细胞存活率均大于85%,体现出了纳米粒子良好的安全性能。此外,细胞摄取及体外基因转染实验的结果表明基因递送系统的细胞摄取和体外基因转染效果显著。3.F-G-P/pDNA响应性去PEG化性能及响应胞内酸性环境二步质子化性能研究通过乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)实验,细胞摄取实验和共定位实验对载体-基因复合物经基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)孵育前后的破膜能力、摄取效率及内涵体(溶酶体)逃逸能力进行了定性和定量的表征。LDH实验结果显示经MMP-2孵育后的纳米粒子的破膜能力明显增强,从而可以明显提升纳米粒子的细胞摄取效率,这与细胞摄取实验的结果是一致的。此外,P[Asp(DET)]嵌段具有响应不同pH值的特性,可以响应酸化的内涵体完成二步质子化,基因递送系统在pH=5.5(酸化内涵体pH)时的破膜能力要明显大于其在pH=7.4(生理环境pH)时,从而使得其具有更强的内涵体(溶酶体)逃逸能力,共定位实验结果也验证了这一结论。4.体外抑癌能力评测用表达可溶性血管内皮生长因子受体(soluble fms-like tyrosine kinase 1,sFlt-1)的pDNA与递送系统FA-GPLGVRG-P[Asp(DET)]结合,并设立磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)对照组和没有主动靶向功能的PEG-GPLGVRG-P[Asp(DET)]/pDNA实验组。利用U87脑胶质肿瘤细胞建立了小鼠肿瘤模型,进行了体外抑癌实验。结果显示,拥有叶酸基团的F-G-P/pDNA实验组展现出了有效的抑制效果,该实验组的小鼠脑部肿瘤增长最为缓慢,且平均存活时间为25天,明显大于P-G-P/pDNA实验组的19天及PBS对照组的12天。实验结果证实了叶酸基团良好的主动靶向性能及F-G-P递送系统良好的基因治疗潜力。