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在过去的几十年里,人们在对癌症的起源和发展的理解方面取得了显著的突破。癌细胞的四个主要特征是:不受控制地生长,侵入邻近组织,转移和永生。由于癌症的产生是因为控制细胞周期的基因发生突变,所以对癌症的治疗除了传统的治疗手段,手术切除,放疗和化疗外,还可以采取基因治疗的方法,即导入正常的外源基因替换或修复异常基因来治疗癌症。基因疗法是一种基于将核苷酸传递至靶细胞的治疗方法,是目前的研究热点。但无论基于核苷酸的最新研究发展或治疗方法,基因治疗在临床中的成功应用仍主要受限于对靶组织或细胞较低的传递效率。近几十年来,纳米技术在开发安全有效的基因载体方面取得了显著性突破。这是因为作为基因传递系统的纳米载体,能对基因起到保护与传递作用。但纳米载体在负载基因以及细胞运输过程中存在许多的问题。例如负载治疗基因的能力差、在体内循环时间较短且容易聚合以及靶向性差等缺陷。这些缺点限制了纳米基因载体的广泛应用以及癌症基因治疗的进一步发展。本论文基于较正常组织细胞有较低pH值的肿瘤微环境与负载基因到达较高pH的细胞质环境特征,设计了双重pH响应性的纳米基因载体,改善载体在肿瘤环境下更有效地靶向摄入及基因在细胞质内的释放问题。具体内容包括:(1)设计并构建了双重pH响应性电荷翻转的纳米基因载体。其中包含pH响应性电荷翻转的壳聚糖-乌头酸酐(CS-Aco)和金-聚乙烯亚胺-丙烯酸二甲氨基乙酯(Au-PEI-DMAEA)纳米复合物。作为新型传递系统,在细胞内可进行pH响应纳米系统的层层解压缩,从而实现DNA的有效控制释放。琼脂糖凝胶电泳实验结果表明,Au-PEI-DMAEA/CS-Aco纳米复合物表现出很好的DNA压缩能力,在生理中性pH条件下具有较好的稳定性;在pH=5.0的酸性环境中负电荷的CS-Aco会水解转变成带正电的壳聚糖衍生物,通过静电排斥作用引起纳米粒子屏蔽层的松散和解离。解离后的组装体DNA/Au-PEI-DMAEA与水解后的壳聚糖衍生物会被溶酶体有效地捕获,并稳定存在。当其逃离溶酶体到达细胞质后,在偏中性细胞质环境下,Au-PEI-DMAEA发生pH响应的自身水解,电荷由正值翻转为负值,从而由于与负电荷DNA的静电排斥作用而快速被释放出来。细胞毒性实验表明,该聚合物纳米材料具有较好的安全性,生物相容性较好。因而,Au-PEI-DMAEA/CS-Aco纳米载体材料在有效的基因传递与靶向释放方面具有一定的潜在应用。(2)基于第一个体系中Au-PEI-DMAEA在pH=7.4环境下易水解,而导致与DNA的组装存在一定的不稳定性,本章又设计了另一种酸性pH响应性电荷可翻转的纳米基因载体,在原有Au-PEI上连接2-氯-丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAECA),Au-PEI-DMAECA在pH=7.4的环境下稳定存在,而对酸性环境敏感。然后又与带负电荷的生物相容性好的CS-Aco层层自组装,形成稳定的Au-PEI-DMAECA/CS-Aco纳米复合物。实验结果表明:该复合物能在中性环境下有效压缩DNA,在肿瘤微酸性环境下利于靶向摄入,进而CS-Aco在更酸的溶酶体内水解发生电荷翻转,组装体解离。此时,由于内层DNA/Au-PEI-DMAECA复合物在pH=6.0环境下发生电荷翻转,有效实现DNA的释放,而在pH=7.4或5.0时,复合物稳定,不释放DNA。