基因治疗在治疗先天基因缺陷症、癌症等疑难病症方面的巨大潜力逐渐引起人们关注，而基因治疗发展的关键在于优良基因载体的制备和使用。相较于病毒基因载体存在的免疫原性和致病性等缺点，非病毒基因载体的优势日益凸显。其中聚合物基因载体因高转染、无免疫原性、易大量制备和易于改性等优点成为最具潜力的非病毒基因载体。然而聚合物基因载体的性能还亟待提高，目前，合成和改性阳离子聚合物以获得具有高转染效率、低细胞毒性的基因载体是研究重点。首先，详述了一种使用原子转移聚合(ATRP)法制备高效低毒多糖基因载体的方法。将星形聚合物的分子设计理念与低毒性天然多糖β-环糊精相结合，制备了一种β-CD为核，带有不同臂数和臂长的星形聚合物。使用GPC和核磁对聚合物分子量和分子结构进行表征，结果表明，合成了7种分别含有4,7,14,21条臂和不同臂长的聚合物。琼脂糖凝胶阻滞电泳实验表明，聚合物可有效包裹DNA。使用动态光散射法测定了聚合物/DNA络合物纳米颗粒尺寸，结果表明，在N/P大于17时，所有的阳离子聚合物都可与DNA络合为纳米颗粒，颗粒尺寸分布在100-150nm之间，表面电势在30-40mV之间。这种多臂星形聚合物表现出高转染效率和低细胞毒性的特点，且分子结构（阳离子臂数和臂长）影响转染效率和毒性，等臂长时，臂数越多转染越高，毒性越大；等分子量时，臂数越多，毒性越小，转染越低。这种星形聚合物基因载体的研究为新型高效低毒聚合物基因载体的设计提供了参考。阳离子聚合物基因载体与生物体内血清产生的胶体团聚作用严重影响了载体在生物体内的转染效率，限制了其应用，传统聚乙二醇(PEG)改性的聚合物在血清中具有较高的稳定性，但这种方法会降低载体的转染效率。本论文详述了使用两性离子组分提高阳离子聚合物血清稳定性的方法。合成了三种两性离子聚合物，含碳酸根内盐的无规共聚物(DPDrPC)，含碳酸根内盐的嵌段共聚物(DPDbPC)和含磺酸根内盐的嵌段共聚物(DPDbPS)。琼脂糖凝胶阻滞电泳实验表明，两性离子组分的引入不会降低阳离子聚合物对DNA的包裹能力。通过测定聚合物/DNA络合物在不同血清浓度中粒径的变化可知，两性离子组分可提高载体的血清稳定性，不同种类的两性离子和不同分子结构对血清稳定性有不同影响。在30%血清浓度中，磺酸根内盐比碳酸根内盐有更好的改性效果；同样为碳酸内盐共聚物，嵌段共聚物比无规共聚物有更好的改性效果。这一改性方法简单高效，对于提高其他阳离子聚合物血清耐受性具有参考价值。