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单线态氧(Singlet Oxygen,1O2)作为一种特殊的具有较高氧化活性的活性氧物种(Reactive Oxygen Species,ROS)在光动力治疗(Photodynamic Therapy,PDT)和光化学内化(Photochemical Internalization,PCI)介导的基因递送等生物医学领域获得了广泛深入的研究与应用。本文首先构建含有螺吡喃的具有可逆光敏化能力的光活性纳米体系,并进一步考察其在PDT领域的潜在应用。其次,将少量含螺吡喃的聚合物光敏剂通过顺序自组装的方法非共价修饰bPEI/DNA复合物的壳层,通过光照激活PCI效应以期解决在低DNA用量的条件下bPEI毒性高转染效率低的问题,同时有效避免传统光敏剂所具有的非特异性光化学毒性。另外,使用立构规整型阳离子聚噻吩构建光敏活性基因递送体系,考察其在增强基因递送方面的能力。论文主要包括以下三个部分:第一部分:对于PDT治疗来说如何有效控制光敏纳米系统可逆地产生单线态氧是一个极具挑战性的课题。我们将螺吡喃同时作为光敏剂和成像剂,通过含螺吡喃的阳离子共聚物和质粒DNA的自组装构建纳米递送体系。除了具有光致变色性质外,纳米粒子还表现出以下特点:1)MC态具有合适的半衰期,在黑暗中长达2.8 h;2)相对较高的荧光量子产率,最高фf高达0.27;3)较强的光诱导单线态氧产生能力,фa最高可达0.22;4)荧光和ROS生成的可逆性;5)具有细胞成像和诱导凋亡的双重功能。含有螺吡喃的纳米颗粒在水溶液和细胞中具有荧光和ROS产生的光控开关特性,其表现出的可逆聚集诱导的增强光敏化和荧光发射能力在光动力治疗研究领域有潜在的应用。第二部分:PCI是一种允许通过光诱导将DNA,药物或其他生物因子直接递送到细胞内的技术。本章,我们通过质粒DNA(pDNA),支化聚乙烯亚胺(bPEI)和光敏剂(Photosensitizer,PS)的顺序自组装形成了一种新的PCI介导的基因递送系统。这是一种由与bPEI静电结合的pDNA的核心和含螺吡喃的阳离子共聚物P2或P3组成的三元复合物,阳离子共聚物P2或P3作为PS锚定在复合物壳层并具有可逆地控制1O2产生的能力。因为PS和DNA分别被隔离在复合物的壳层和核心中,生成的1O2因聚合物壳层的屏蔽作用对DNA几乎没有造成氧化损伤。生物相容性良好的三元复合物借助PCI效应进行体外基因转染,流式细胞术测定在DNA用量较低(2μg/mL)的情况下,绿色荧光蛋白质粒在HeLa细胞中的转染效率从15.4%显著增加至91.2%.因此,通过简单顺序自组装构建具有光敏活性的三元复合物的方法是一种在肿瘤基因治疗领域有潜在应用价值的无毒和高效的基因递送策略。第三部分:聚噻吩作为一类优异光敏化活性的共轭聚合物在生物医学领域备受关注,我们将立构规整型阳离子聚噻吩作为高分子光敏剂与DNA缩合剂,探究其在PCI介导的基因递送领域的应用前景。通过EB排除与凝胶电泳实验证明立构规整型的阳离子聚噻吩表现出较先前报道的非立构规整型的阳离子聚噻吩明显增强的DNA结合和压缩能力。通过引入聚噻吩骨架作为光敏剂,在适度光照条件下激活PCI效应,短时间内升高溶酶体中的ROS 水平以帮助复合物克服溶酶体屏障,同时保护所负载的DNA免受ROS的氧化攻击并保持DNA超螺旋结构的完整性,最终使得阳离子聚噻吩介导的基因递送性能得到显著改善。