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寡核苷酸是一类在多种疾病的诊断和治疗方面具有极大应用前景的生物药物,其中包括癌症、神经病变和代谢紊乱等难以治愈的疾病。但由于未经修饰的寡核苷酸存在易被机体快速清除、酶稳定性差、细胞摄取能力低,以及存在激活固有免疫反应等风险,寡核苷酸药物向临床转化受到严重阻碍。为解决上述问题进而发展了寡核苷酸输送载体（如阳离子聚合物、脂质体、纳米颗粒等）和化学修饰的寡核苷酸,但它们均存在细胞毒性、效率低下等问题,因此仍需要开发安全高效的寡核苷酸输送体系。基于此,本论文开展了以下两方面的研究工作:1.设计合成了一类分子结构精确,以富勒烯C60为核心,聚乙二醇和寡核苷酸共修饰的杂臂星形聚合物(以下简称C60 pacDNA)。选用了表面修饰有12个叠氮基团,分子直径约为5 nm(假定C60核分子中连接链的所有键均处于完全拉伸的构型)的C60分子为星形聚合物的核心,其表面反应位点分布相对紧凑,有利于得到PEG密度高的偶联物,同时C60核分子的化合价数目并不高,可以得到完全官能化的偶联物。将二苯基环辛炔（Dibenzocyclooctyne,DBCO）修饰的寡核苷酸和聚乙二醇链先后通过无铜催化的点击化学反应（Click chemistry）连接到富勒烯C60表面。通过控制寡核苷酸和富勒烯C60核的投料比,可以制备得到在C60核分子表面连接一条寡核苷酸的偶联物C60-DNA。随后将过量的PEG与制备所得寡核苷酸偶联物继续反应,将富勒烯C60核分子表面剩余的反应位点全部连接上PEG（分子量为5或10 kDa,PDI<1.03）,通过水相凝胶渗透色谱（GPC）纯化后得到含有一条寡核苷酸链和十一条PEG链的杂臂星形聚合物C60 pacDNA。采用琼脂糖凝胶电泳、原子力显微镜、红外光谱、动态光散射等手段对制备所得的一系列C60 pacDNA进行了结构的确认和表征。2.以靶向人类表皮生长因子受体2（HER2）mRNA的反义寡核苷酸作为模型,考察了制备所得C60 pacDNA作为纳米闪光、基因调控试剂的生物功能。寡核苷酸在生理环境中的稳定性,对其生物功能的发挥具有极大的影响。首先通过核酸酶降解实验,研究制备所得的一系列C60 pacDNA的耐核酸酶稳定性,连接较长PEG链的C60 pacDNA10k和连接中间修饰寡核苷酸的C60 pacDNA5k-m,分别表现出了相对于游离寡核苷酸9倍和4.5倍的半衰期,稳定性得到明显增强。C60pacDNA作为构建纳米闪光的砌块组装得到的纳米闪光,因为寡核苷酸稳定性的提高,相较常规的纳米闪光背景信号降低,同时保持了与靶标mRNA良好的结合能力,保证了荧光信号的有效释放。随后,通过激光共聚焦显微镜和流式细胞术观察了C60 pacDNA星形聚合物被卵巢癌细胞SKOV-3摄取的能力,结果表明相较于游离DNA同样是C60 pacDNA10k和C60 pacDNA5k-m表现出更显著的细胞摄取性能提高。进一步采用Western Blot考察了一系列C60 pacDNA对过表达HER2的SKOV-3细胞中的靶基因表达的调控能力,结果在无需转染试剂的条件下C60pacDNA5k-m和C60 pacDNA10k展现出显著的基因敲除水平,且优于商业化的LipofectamineTM载体。具有单分散性的C60 pacDNA星形聚合物的成功合成为更详细地研究其与生物体系的相互作用提供能了可能,以及为将来可能的临床转化研究奠定了基础。