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基因治疗能否成功很大程度上取决于是否具有安全高效的基因传递系统，如何开发合适的基因转运载体是基因治疗研究的关键问题。本研究着重于将传统中药的多糖成分应用于基因传递，开发阳离子化多糖基因转运载体，并结合聚乳酸-羟基乙酸(poly-lactide-co-glycolide，PLGA)支架构建三维基因传递系统。中药多糖三维基因传递系统不仅为寻找安全高效的基因转运载体提供新的思路，同时也为中药资源的多样化应用提供实验基础和技术支撑。
以传统中药ASD为原料，采用水提醇沉法提取粗多糖，再依次通过二乙氨乙基-纤维素-52离子交换柱和SephadexG-100葡聚糖凝胶柱分离纯化出中性总多糖成分(ASDP)。ASDP主要由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成，其糖醛酸含量为16.8％，总糖含量为96.1%。当浓度在0.25～5μg·mL-1范围内时，ASDP能促进大鼠骨髓间充质干细胞（bone marrow stem cell，BMSC）的增殖，其中在0.25～3μg·mL-1浓度范围内ASDP对BMSC的增殖率表现为浓度依赖型，且均高于阳性对照纤维粘连蛋白。
中药多糖本身不带正电荷，不具有DNA亲和性，需要将其进行阳离子化才能结合DNA。本文先使用N，N-羰基二咪唑将ASDP中的羟基氧化成醛基，再与小分子(1300Da)聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，PEI)反应生成酰胺键，将PEI接枝到ASDP上，得到阳离子化的ASDP(CASDP)。以转化生长因子质粒(plasmid transforming growth factor-β1，pTGF-β1)为报告基因，不同质量比制备CASDP/pTGF-β1纳米粒进行琼脂糖凝胶电泳，发现当WCASDP/WpTGF-β1比值大于l时，CASDP可以将pTGF-β1完全滞留在原孔，证明CASDP成功连接PEI后，携带正电荷并具有核酸亲和性。CASDP/pTGF-β1纳米粒的zeta电位随着纳米粒中CASDP比例的增大而升高。CASDP/pTGF-β1纳米粒(WpTGF-β1/WCASDP=1∶10)为均一球体，平均粒径大小为134nm。使用三种比例的CASDP/pTGF-pi纳米粒(WpTGF-βI/WCASDP＝1∶5，1∶10，1∶20)处理BMSC后，其TGF-pi表达水平均高于脂质体、PEI和游离质粒对照组。其中，当WpTGF-β1/WCASDP为1:20时，纳米粒的转染效率最高。
以静电纺丝法制成的PLGA薄膜支架为研究对象，考察BMSC细胞在PLGA支架上进行三维培养的可行性。选择接种效率较高的沉淀接种法接种BMSC细胞，以4x104个/mL为接种密度，可以在保证细胞数量的同时使细胞具有一定的生长空间。倒置显微镜拍摄的照片显示，所接种的BMSC细胞可以紧密粘附在PLGA纤维上，提示此PLGA薄膜支架适宜于BMSC的三维培养。在此前提下，选择转染效率最高的CASDP/pTGF-β1纳米粒(WpTGF-β1/WCASDP=1∶20)，以静置-冻干法与PLGA支架复合，制成3D-CASDP/pTGF-β1转染系统，并用相同的方法制备3D-LipofectamineTM2000/pTGF-β1及3D-pTGF-β1基因传递系统，比较结果显示，同等条件下三维转染与二维转染相比转染效率得到明显提高，其中3D-CASDP/pTGF-β1转染效率最高，且未显示细胞毒性，说明所制备的三维纳米基因传递系统兼具安全性及有效性，是一种具有发展潜力的新型基因转运载体。