聚合物类纳米载体由于其化学结构的可调控性和可修饰性,被广泛用于药物载体和基因载体等。为了提高聚合物载体所载目标分子在治疗目标部位的疗效以及降低其对机体的毒副作用,针对人体内环境的多样性,研究者们设计和制备了各种智能响应性的聚合物材料。在聚合物纳米载体的构建中,聚合物的自组装是关键步骤之一。其中,两亲性嵌段聚合物的自组装是构建聚合物纳米载体的首选。但是,通过更趋近于生物仿生的非两亲性聚合物自组装来构建纳米载体的研究较少。此外,研究者们对各种载体纳米载体作为外源材料进入细胞后是否会改变细胞内的生理环境,以及这些生理环境变化是否会影响细胞的功能等方面的研究更少。本论文研究了具有响应性的非两亲性支化聚合物在纳米液滴内的自组装行为和具有响应性的非两亲性均聚物在多重非共价相互作用下的自组装行为。此外,我们还研究了聚合物组装体和聚合物本身在基因转染中的差异,构建了响应性聚合物组装体来缓解和消除外源材料诱导产生的细胞内生理环境变化。具体而言,主要包括以下三方面的内容:1、我们通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合制备了一种具有温度响应性的基于PEG的含有二硫键的支化聚合物。这种聚合物的水溶液在其LCST以上时,聚合物会处于在聚集态而发生自组装,维持加热条件可以促使聚集的聚合物发生分子间二硫键交换反应而自交联得到纳米凝胶。但是,通过反相乳液制备的方法将聚合物置于水相纳米液滴中后,在升温条件下聚合物可以自组装并自交联形成具有生物可还原性的纳米胶囊。由于所得纳米胶囊的尺寸与聚合物所处的液滴模板的尺寸相当。我们可以通过调控乳化剂(Span 80和Tween 80)的用量和油水比来实现油包水的液滴尺寸的调控,进而得到不同尺寸的纳米胶囊。在制备反相细乳液之前,将水溶性的生物分子,如:荧光小分子、蛋白、质粒DNA等加入到含有聚合物的水相中,完成细乳液制备后,这些生物分子将成功地包裹在形成的纳米胶囊中。此外,我们发现在上述的支化聚合物体系中加入Na2HPO4后,该支化聚合物可以在其LCST以上自组装得到囊泡结构。我们推测这种特殊的组装行为源于所添加的离子跟聚合物上的某些单元之间存在着特殊的相互作用,这种相互作用影响了聚合物的亲疏水性。2、基于上述研究中,当聚合物体系中加入Na2HPO4后出现的特殊自组装行为,我们对聚合物的结构进行了简化,通过普通自由基聚合方法制备了一系列的相转变温度适中的温敏性极性均聚物,如:聚丙二醇、聚乙烯基甲醚和聚(N-异丙基丙烯酰胺)等。利用变温核磁共振氢谱和等温滴定量热法(ITC)对聚合物和不同离子间的相互作用进行表征,测定各离子是否跟聚合物有作用,并评判其作用强弱。发现这些聚合物中邻近杂原子(氧或氮等)的CHn基团会与加入的硫氰酸根等离子产生较强的离子-偶极相互作用。这些聚合物在不同的离子浓度和相应的温度下可以组装得到各种形貌。通过透射电镜表征,可以清楚的看到所得不同结构的纳米组装体,如:纳米胶束、纳米棒、纳米囊泡等。对组装机制进行探讨发现,在这些聚合物中由于吸电子性的杂原子(氮或氧原子)的存在,使得聚合物链中产生分子偶极。因此在聚合物链中,邻近这些杂原子的CHn基团会呈现出电正性,加入聚合物水溶液中的硫氰酸根离子会与CHn基团之间产生离子-偶极相互作用,导致聚合物链上同时分布着离子绑定区域和非离子绑定区域。在临界转变温度(LCST)以上,由于聚合物链的水合作用降低,非离子绑定区域呈现出疏水性而离子绑定区域仍保持亲水性,给聚合物的组装创造了必要条件。3、我们通过对阳离子型聚合物引入疏水氟链的方法,使得亲水性的阳离子型聚合物具有自组装特性,可以自组装得到不同尺寸的纳米胶束。由于阳离子型聚合物载体的胶束化,聚合物的正电荷在所得胶束表面进行紧密堆积,使得形成的纳米胶束表面电荷密度远大于胶束化前的聚合物,其中所得10 nm胶束表面电势高达+64 mV。而且聚合物胶束比之前的聚合物具有更好的DNA的绑定能力(10nm胶束的CE50值为0.23),即使在N/P为1的条件下,也具有很好的DNA压缩能力,并有很高的转染效率(在293细胞中,约95%)。此外,该聚合物胶束具有很好的抗血清能力,即使在50%血清的条件下转染效率都无明显下降。此外,我们通过在聚合物中引入具有活性氧响应性(含硫醚结构)的疏水单元的方法,使得自组装形成的胶束兼具有良好的DNA绑定能力和清除细胞内过剩活性氧的能力,使得细胞内环境处于正常的氧化还原水平,实现更好的基因转染效果。