近年来,基于蛋白质等生物大分子的研究得到了快速的发展。蛋白质药物具有特异性强、生物活性高等特点,在疾病治疗中发挥出巨大的作用。然而,目前临床使用的蛋白质药物都是针对细胞外靶点开发的,无法直接参与细胞内进行的生化反应。因此,作用于胞内靶点的蛋白质药物具有非常广阔的应用前景。针对天然蛋白难以渗透细胞膜进入胞内发挥作用的问题,研究人员开发了一系列无机纳米颗粒、脂质体、聚合物载体等蛋白质胞内递送系统。其中聚合物载体具有合成简易、易于修饰等特点,成为最具优势的蛋白质胞内递送载体之一。利用载体胞内高效递送蛋白质,关键在于解决载体胞内递送蛋白质面临的挑战:蛋白质与载体稳定结合、蛋白质与载体复合物的高效内吞、溶酶体逃逸以及蛋白质的胞内高效释放等。本论文针对上述关键问题开发了三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate,ATP)修饰的蛋白质前药,分别设计了胍基和胸苷基团修饰的阳离子聚合物,利用蛋白质前药和载体之间的多重作用力解决了蛋白质与阳离子聚合物无法稳定结合的问题;同时由于蛋白质前药的pH响应性,蛋白质在内涵体酸性环境中无痕释放,从而实现蛋白质的高效胞内递送。第一章介绍了蛋白质药物的概况和应用、蛋白质胞内递送的意义、阳离子聚合物载体递送蛋白质的挑战、蛋白质负电化策略和功能化阳离子聚合物用于蛋白质的胞内递送。第二章发展了一种绿色、快速且安全的蛋白质前药修饰策略,实现蛋白质负电化,并利用胍基修饰的α-螺旋阳离子聚多肽LPP实现蛋白质前药的高效胞内递送及胞内蛋白质无痕释放。一方面,基于生物正交化学的方法,首先利用2-乙酰基苯硼酸(2-acetylphenylboronicacid,ABA)与蛋白质上赖氨酸残基反应形成具有pH响应的“席夫碱”结构,然后ATP通过与ABA形成硼酸酯修饰到蛋白质表面,制成磷酸腺苷化蛋白A-protein。另一方面,通过点击化学反应将胍基修饰到α-螺旋结构的聚多肽主链上得到LPP。通过负电化的蛋白质与阳离子载体的静电作用,蛋白质表面的磷酸基团与载体上胍基间的氢键和盐桥作用,蛋白质前药与载体结合形成稳定的纳米复合物(nanocomplexes,NCs),从而实现了蛋白质高效胞内递送。在细胞内内涵体/溶酶体的酸性环境中,“席夫碱”Microscopy immunoelectron断裂,NCs发生解离,释放蛋白质并恢复活性。该蛋白质递送平台介导了多种不同分子量(12.4-430kDa)和等电点(4.5-10.3)的蛋白质的胞内递送,包括酶、毒素蛋白和抗体等。同时,该策略也高效地将成簇规律间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated 9,CRISPR-Cas9)核糖核酸蛋白(ribonucleoproteins,RNPs)递送至 293T-EGFP 及 HeLa 细胞中,实现了对增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescentprotein,EGFP)和 polo 样激酶 l(polo-like kselleck激酶抑制剂inase 1,PLK1)的基因敲除。第三章发展了一种胸苷化的阳离子聚合物载体PEI-AZT,其可通过碱基配对增强与第一章中发展的磷酸腺苷化蛋白质A-protein的稳定结合,实现蛋白质的高效胞内递送及胞内蛋白质无痕释放。通过点击化学反应将叠氮胸苷(azidothymidine,AZT)修饰到阳离子聚合物聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)上,制成胸苷化的阳离子聚合物PEI-AZT。PEI-AZT与A-protein间通过静电作用和碱基配对间的氢键作用可形成稳定的NCs。其可实现牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)、核糖核酸Rapamycin分子量酶 A(ribonuclease A,RNase A)、细胞色素 C(cytochrome C,Cyt C)和免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)等不同分子量和等电点的蛋白质的高效胞内递送,并成功递送了 β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-gal)这类高分子量的蛋白质。在细胞内涵体/溶酶体的酸性环境中,蛋白质前药中的“席夫碱”断裂,NCs解离,释放包载的蛋白质并顺利恢复其活性。该策略能够将蛋白质递送到正常细胞系(NIH-3T3、H9C2)和肿瘤细胞系(HeLa、A549)中,是一种稳定且普适的蛋白质胞内递送平台。第四章对本文中胞内蛋白递送体系进行了总结,并对后续拟开展的工作做出展望。