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使用小干扰RNA(siRNA)的基因干扰治疗法在癌症、心血管疾病、病毒感染等疾病的治疗和预防上将发挥重要作用，但需要依靠有效的载体运送才能到达靶细胞。病毒载体虽然能够高效传递基因到靶细胞,但安全性、免疫原性、成本高以及转基因片段小等缺点限制了其作为基因载体的应用。为了克服病毒载体存在的缺陷，合成类非病毒载体成为研发的重点。非病毒载体具备可以大规模生产、低免疫原性、易修饰和可负载大的基因片段等优点，但传递效率相比于病毒载体仍然不高，因此，本文试图通过合成两亲性可降解阳离子聚合物及其与核酸组装系统的结构调控来构建高效的核酸递送系统。
为研究两亲性基因载体在转染效率上的优势，本文首先通过开环聚合和点击化学的方法制备了含不同长度疏水链段和相同阳离子链段长度的两亲性共聚物聚乙二醇单甲醚-b-聚己内酯-b-聚赖氨酸阳离子嵌段枝共聚物(mPEG-b-PCL-b-PLL)。与具有相同PEG与PLL链段长度的水溶性聚合物聚乙二醇单甲醚-b-聚赖氨酸(mPEG-b-PLL)比较，其中，mPEG-b-PCL-b-PLL在水中可组装成表面带有正电荷的纳米粒(NPs)，对siRNA的静电复合能力，细胞毒性及抗反离子与抗酶解能力等方面相比于水溶性的mPEG-b-PLL无显著区别，但其胶体稳定性与细胞摄取能力大为提高，进而体现出在高N/P条件下对HeLa,HEK293及Huh-7具有高的转染效率。该部分研究从机理上阐明疏水链段的加入及其长度对这个输送体系的贡献，了解和认识胶束复合物和一般阳离子高分子复合物的区别。结果表明，具有疏水链段的mPEG-b-PCL-b-PLL以其较高的稳定性和较强的细胞摄取能力而表现出了高的转染效率。因此，mPEG-b-PCL-b-PLLNPs有希望成为一种有效的核酸载体。
为了进一步提高所合成共聚物转染效率，本文继而对合成的mPEG-b-PCL-b-PLL的聚赖氨酸阳离子链段进行了胍基化改性，得到了不同胍基化程度的产物mPEG-b-PCL-b-PLLG，试图利用连续胍基对细胞膜的穿透能力，改善转染效率。经实验证明，mPEG-b-PCL-b-PLLG的基因阻滞能力相比于mPEG-b-PCL-b-PLL并无大的差异，在保持较高稳定性的情况下，有效降低了细胞毒性。当胍基修饰率在100％的高N/P情况下，其对HeLa及Huh-7的转染效率均高于Lipofectamine2000。激光共聚焦荧光显微镜与流式细胞术研究表明mPEG-b-PCL-b-PLLGNPs的细胞内吞速度及从溶酶体逃逸的能力明显强于mPEG-b-PCL-b-PLL，证明了对阳离子的胍基改性可以有效提高载体与细胞膜及内涵体膜的作用，因而提高了转染效率。可见高密度胍基的修饰，在一定程度上改善了mPEG-b-PCL-b-PLL基因传递的性能。
为了进一步提高核酸载体的性能并保持其可修饰性，本文将疏水的胆固醇基团(Chole)接枝到mPEG-b-PCL-b-PLL的阳离子链段上获得mPEG-b-PCL-b-PLL-Chole，利用胆固醇的膜融合能力提高其转染效率。细胞实验结果表明，相比于具有相同阳离子链段长度的mPEG-b-PCL-b-PLL，mPEG-b-PCL-b-PLL-Chole有效降低了细胞毒性，虽然基因复合能力有一定程度的下降，但在阳离子链段较长的及较低N/P(N/P=30)的情况下，其转染效率大大高于Lipofectamine2000及未修饰的mPEG-b-PCL-b-PLL。激光共聚焦荧光显微镜与流式细胞术研究表明mPEG-b-PCL-b-PLL-CholeNPs的细胞内吞及从溶酶体逃逸的能力明显强于mPEG-b-PCL-b-PLL，当阳离子链段较长时表现更为明显。实时荧光定量PCR显示mPEG-b-PCL-b-PLL-Chole对抗凋亡蛋白Bcl-2的mRNA具有明显的沉默效应，因此证明了胆固醇可有效改善载体的转染效率。
本论文的下一部分工作是将包裹阿霉素的mPEG-b-PCL-b-PLL-Chole和Bcl-2siRNA进行静电自组装，制备阿霉素抗癌药和siRNA的共传递体系。将此载药纳米颗粒与耐阿霉素乳腺癌细胞MCF-7进行共培养，用多种方法同时证明了上述纳米系统能够同步将Bcl-2siRNA和阿霉素输运到MCF-7乳腺癌耐药细胞中，并在一定时间后将阿霉素和siRNA释放出来，具有显著抑制乳腺癌耐药细胞增殖的能力，提高了细胞的凋亡水平，揭示了Bcl-2siRNA和阿霉素的协同增效作用。进一步检测了注入纳米粒后乳腺癌耐药细胞的Bcl-2的mRNA及蛋白表达水平，发现共传递复合体系有效的降低了Bcl-2的基因及蛋白表达水平，在一定程度上逆转了细胞的耐药性。实验结果证明利用上述纳米系统同步输送Bcl-2siRNA和阿霉素的协同增效作用可以提高细胞对阿霉素的敏感水平，有效逆转细胞的耐药性，从而发展了利用纳米药物载体同步输送两种药物的更有效治疗乳腺癌的新方法。
本论文的最后一部分工作是键合四价奥沙利铂的mPEG-b-PCL-b-PLL(mPEG-b-PCL-b-PLL-Pt)的大分子前药和Bcl-2siRNA进行静电自组装，制备抗癌铂药和siRNA的共传递复合载体。相比于传统的二价铂药，四价奥沙利铂在非还原条件下不与基因作用。实验证明了在铂药键合以后纳米粒的细胞摄取有所增强，更为重要的是，mPEG-b-PCL-b-PLL-Pt与siRNA的复合物有效降低了人乳腺癌细胞MCF-7的IC50值，而二价铂药由于与基因提前作用其IC50值反而有所升高。同时，mPEG-b-PCL-b-PLL-Pt显著提高了siRNA对Bcl-2mRNA的敲除能力，而还原后的奥沙利铂与细胞基因组DNA的结合能力未受siRNA的影响，故mPEG-b-PCL-b-PLL-Pt与siRNA的复合物可极大促进人乳腺癌细胞的凋亡，具有一定的协同增效作用。