基因治疗成功的关键是载体问题。合成高效和安全的聚阳离子高分子基因输送载体是近年来研究的热点。 受体介导的靶向基因给药系统是最引人瞩目的细胞特异性载体系统之一。甘露糖受体是一种跨膜的凝集素蛋白，在巨噬细胞膜上高效表达，利用它的识别和亲和功能，将配体与药物载体偶联，可以使药物选择性地导向巨噬细胞。目前，已经报道的靶向巨噬细胞的基因输送载体(脂质体、聚赖氨酸和聚乙烯亚胺)转染效率低下，毒性大。本论文实验部分的第一章我们设计合成了甘露糖基化的壳聚糖(MLC)，研究了它的理化性质，并用体外实验初步探讨了它靶向巨噬细胞输送基因的功能。首先，我们发现目前报道的两种甘露糖受体的配体甘露糖苷仅适合碱性条件下与载体的偶联，壳聚糖在碱性条件下是不溶于水的，因此我们必须设计合成新的甘露糖苷。在合成糖苷过程中，我们改进了糖基溴代物的合成方法，用三溴化磷—硫酸法代替红磷—溴—高氯酸法，操作更简便且更安全，产物纯度在95％以上。用碳酸钾催化溴代甘露糖与对羟基苯甲酸乙酯反应生成对羧基苯—α-D—甘露糖苷(BAM)。在酸性条件下，用EDC(1-乙基-3-(3～二甲氨丙基)碳二酰亚胺)作缩合剂，BAM与低分子壳聚糖(LC)氨基偶联形成甘露糖化的壳聚糖。凝胶电泳阻滞实验证实了这种新的接枝高分子能与质粒DNA形成复合物。电位和粒径分析表明，MLC/DNA复合物大小和电位与壳聚糖中氨基跟DNA中磷酸基团的摩尔比(N/P比)有关。MTT实验证实了甘露糖化的壳聚糖以及与质粒的复合物对RAW246.7有微弱的毒性。通过转染实验我们发现，β-半乳糖苷酶报告基因被MLC转入RAW细胞并长效表达；MLC在受体介导的内吞作用下输送基因比低分子壳聚糖更有效，输送效率和糖基化程度以及N/P比有密切关系；受体抑制实验也证实甘露糖受体介导的吞噬能提高转染效率。 聚天冬酰胺(PSI)具有良好的生物相容性，生物可降解性且无毒副作用。其多聚五元环结构很容易与胺发生亲核反应，因此，通过氨基化修饰可以构建多种聚阳离子载体。实验部分的第二章我们合成了三个聚天冬酰胺衍生物，并考察了它们的理化性质以及用做基因输送载体的性能。以天冬氨酸为原料，我们用热缩合法合成了聚天冬酰胺，PSI与3-二甲氨基丙胺(DAP)在碱性条件下反应生成α，β-聚(3-二甲氨丙基-D，L-天冬酰胺)(PDAI)，研究发现PDAI对L929、Hela和HepG2细胞毒性很小，对HepG2细胞有良好的转染效果。PSI与乙醇胺在DMF中反应生成α，β-聚[2-羟乙基-D，L-天冬酰胺](PHEA)；PHEA首先转化成碳酸酯和甲磺酸酯衍生物，然后用DAP亲核取代，分别生成α，β-聚[2-羟乙基-接枝-(3-二甲氨丙基氨基甲酸酯-D，L-天冬酰胺)(PHDC)和α，β-聚[2-羟乙基-接枝-(3-二甲氨丙胺)-D，L-天冬酰胺](PHA)，这两个PHEA衍生物对HepG2细胞毒性较大，对HepG2细胞转染效果也不及PDAI显著。 综上所述，在博士研究生期间设计合成了靶向巨噬细胞的壳聚糖载体和聚天冬酰胺衍生物阳离子载体，它们在基因药物输送方面有潜在的应用前景，其主要创新点如下： 1．提出了合成糖基溴代物新方法—三溴化磷—硫酸法。 2．设计并合成了一种新的甘露糖菅—对羧基苯—α-D—甘露糖苷(BAM)。 3．利用BAM新合成了靶向巨噬细胞的甘露糖基化的壳聚糖(MLC)，首次探讨了它靶向巨噬细胞输送基因的能力。实验证实了甘露糖受体介导的吞噬能提高转染效率。 4．利用聚天冬酰胺的开环反应在多肽骨架的侧链上引入氨基，可以合成聚阳离子化合物。例如，用该法新合成的PDAI具有电荷密度高，毒性小，转染效率高等优点。 5．利用PHEA新合成了两个重要中间体—碳酸酯和甲磺酸酯衍生物，伯胺的亲核取代能将其转变成一系列多氨基接枝高分子，例如，本实验中新合成的PHDA和PHDC，它们作为基因输送载体有潜在的应用。