中文摘要：

结构可控的DNA/RNA 复合物是开发安全、高效的非病毒类基因传递载体的首要条件。DNA/RNA在生理条件下携带有大量负电荷，可归属为聚电解质。计算机模拟结果表明，在电场存在下，聚电解质的构象会发生由线团到棒状的转变，而且抗衡离子的分布也会发生变化。这都会影响聚电解质的复合能力及所形成的复合物结构。本项目基于这一原理，提出利用毛细管电泳、微流体芯片电泳和板电泳来制备受电场调制的DNA/RNA 复合物；利用散射、TEM等物理手段来确定复合物结构和形态；并进一步建立复合物结构与传递效率之间的关系。本项目从聚电解质的基础理论出发，引入电场这一能量因素，研究以DNA/RNA为代表的生物分子在非平衡态的复合规律，对制备高效传递载体有重要意义，对于透彻理解生命过程也有重要价值。

结论摘要：

尽管DNA与聚阳离子的复合物在基因传递载体的驱动下得到了广泛而深入的研究，但在非平衡态下研究二者的复合行为文献中却鲜有报道。利用具有双十字通道的微流控芯片，我们系统研究了DNA与聚赖氨酸（PLL）在电场调制下的复合行为。当2000bp的双链鱼精DNA与PLL在通道中相遇并发生复合时，所形成的复合物会随时间分化成具有不同迁移率的粒子。一方面这些粒子的迁移率可以比自由DNA高三倍；另一方面，这些粒子发生了背向融合和释放小粒子等一些与生命活动类似的行为。我们用电场调制下的极化和歧化机理对这些现象进行了解释。当用单链寡聚核苷酸（ss-oligo）代替鱼精DNA与PLL发生复合时，取决于电场强度，二者形成的复合物发生了周期性的内分区化，尺寸和形状的动态涨落，混沌式的增长和融合等更多与生命活动类似的行为。在周期性的内分区化过程中还伴随着物质的运输，主要表现为PLL含量的减少。因为ss-oligo与PLL之间的静电作用力比鱼精DNA与PLL之间的作用力弱很多，我们用电场力学引起的聚电解质复合物的解散，继而引起的渗透压变化来解释内分区化行为。这些结果都表明在非平衡态下研究复合物粒子的动态行为对于开发原细胞，探索生命起源都有重要意义。为了深入理解上述的动态复合行为，我们还系统研究了在无电场存在时的静态复合行为，包括DNA与聚阳离子的长时间动力学行为；不同链长DNA形成的复合物结构和动力学；DNA复合物的稳定性对细胞转染行为的影响；卡扎霉素A与DNA的形成的动力学胶囊结构；复合诱导的组装体的解散和再组装行为； 精胺引起的DNA复合物的区域解凝聚等。在本项目的资助下，以通讯联系人共发表SCI论文17 篇，专利2项。