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基因治疗中的一个关键问题就是基因输运，作为DNA输运载体之一的聚阳离子虽然效率较高，但由于其自身比较大的毒性以及容易与人体循环中带负电蛋白质结合产生聚沉，使其不能成为一个理想的输运载体。基于上述原因，本论文主要侧重于合成环境敏感的亲水修饰化的聚阳离子作为基因输运载体。采用的聚阳离子为聚N，N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)或聚乙烯亚胺(PEI)，亲水性聚合物为生物相容性好、毒性小的聚乙二醇(PEG)或聚(N-2-羟丙基甲基丙烯酰胺)(PHPMA)。具体设计思路是合成含有聚阳离子和亲水性聚合物链段的共聚物，两种链段之间通过环境敏感基团连接。这种“智能型”基因载体在正常输运过程中由于PEG等保护链段的存在可以稳定复合粒子，同时不会产生免疫排斥反应，毒性较低；一旦载体到达特定部位需要释放DNA时，可以通过环境敏感性基团的响应，将外围保护的链段部分或全部去掉从而更加有效地释放。DNA，提高转染效率。在本文中环境敏感性基团分别为酸敏感和光敏感基团，选用酸敏感基团的好处是，在一般的细胞内涵体和肿瘤病变部位，其内部的pH值都呈现弱酸性，设计合成此类分子有望在相关领域发挥一定作用：而选用光敏感基团的好处是，利用外加光源可以选择性的在特定时间、特定部位进行照射，操作简单，成本较低，更利于实际应用。
通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法制各了一系列含有五元环原酸酯连接基团的酸敏感两嵌段共聚物PEG-a-PDMAEMA。合成了侧链含有邻硝基苄酰胺苯甲酸对硝基苯酚活泼酯(ONP)单体并与羟丙基甲基丙烯酰胺(HPMA)进行共聚，得到一系列不同ONP含量的PHPMA共聚物(PHPMA-ONP)。合成了含有主动靶向配体叶酸分子的PEG-PEI聚合物。此外还对含有六元环状原酸酯连接基团的酸敏感两嵌段共聚物PEG-ah-PDMAEMA，以及PEG与PDMAEMA以光敏感基团相连接的梳形或掌型共聚物的合成进行了有益的尝试。
研究了PEG-a-PDMAEMA作为基因载体的应用，发现此类聚合物可以有效地复合DNA，形成的复合粒子在中性条件(pH7.4)下，表现出很好的稳定性；而一旦粒子暴露在弱酸性(pH5.0)环境下，伴随着原酸酯基团的水解，外围的PEG逐渐解离，粒子呈现出更高的表面电势。相应的细胞实验也表明，对于没有水解的PEG-a-PDMAEMA没有发生明显的溶血以及凝血现象，同时细胞毒性很低；弱酸条件下水解后，复合粒子的细胞转染效率可以提高100倍以上。
研究了含PDMAEMA共聚物、PEI和DNA组成的三元基因输运体系的理化和细胞生物学性质。发现共混细胞转染效率增强现象，这种多元共混基因输运体系表现出来的有益性质可以有效的拓展目前的研究体系。
初步研究了PHPMA-ONP聚合物对聚赖氨酸(PLL)/DNA复合粒子的包覆，证明该复合体系可以在聚丙烯酸(PAA)存在下保持一定的稳定性。