分支聚乙烯亚胺（branched polyethylenimine, bPEI）是一种阳离子水溶性聚合物，具有高阳离子电荷密度，其基本重复单元由一个氮原子和两个碳原子构成，分子式为 (C₂H₅N)n 或 H(NHCH₂CH₂)nNH₂。该材料通过氮丙啶（aziridine/ethyleneimine）的酸催化聚合制备而成，呈高度支化的三维网络结构，氨基类型包含一级（-NH₂）、二级（-NH-）和三级（-N<）氨基，比例约为1:2:1，商用分子量范围从600 Da至2,000,000 Da不等。物理性质方面，该材料外观为无色至淡黄色黏稠液体，具有特征性的氨味，密度为1.029-1.038 g/cm³（适用于分子量约1200的类似物），粘度为3500-7500 cps（适用于分子量约1200的类似物），可溶于水、低级醇、乙二醇和四氢呋喃（THF），建议室温保存。

分支聚乙烯亚胺（bPEI）在基因递送领域的研究始于1995年Zabner等人于PNAS发表的开创性论文，首次系统研究了PEI作为基因和寡核苷酸递送载体的潜力。该研究发现，PEI每第三个原子是可质子化的氨基氮，使其在生理pH下成为有效的"质子海绵"，在多种细胞系和原代细胞中的转染效率与脂代聚合物相当甚至更优，且仅在远高于最佳转染浓度的条件下观察到细胞毒性，还可将寡核苷酸递送至胚胎神经元，实现近乎100%的核标记且无毒性。1996年，该团队进一步研究了不同分子量PEI（25-kD、50-kD和800-kD）在成年小鼠脑内的转染效率，发现25-kD聚合物获得最高转染水平，离子电荷比最接近中性的DNA/PEI复合物效果最佳，使用CMV-luciferase构建在最佳条件下可获得高达0.4×10⁶ RLU/μg DNA的转染表达，且在皮层神经元中持续表达超过3个月。

关于低分子量PEI（600 Da）的研究方面，2006年Cho等人（韩国科学技术院）研究了低分子量支化PEI（Mw 600）与Pluronic F127末端共轭的共聚物，发现PEI改性的Pluronic共聚物在水溶液中形成与未改性Pluronic相似的胶束结构，PEI修饰增加了胶束尺寸并提高了临界胶束浓度（CMC），可作为添加剂增强预形成的聚电解质复合纳米颗粒的基因转染效率；2016年Yoshii等人（日本化学与药学会）利用等温滴定量热法（ITC）和石英晶体微天平（QCM）研究了低分子量支化PEI（600 Da）与线性DNA的结合，该研究填补了PEI作为载体作用基础理解方面的空白。

在材料合成与应用拓展方面，2009年Wang等人（华东理工大学）以低分子量支化PEI（MW = 600和1200）为起始原料，通过聚（N-琥珀酰亚胺）（PSI）的开环反应合成了新型类PEI阳离子聚合物；2023年Casper等人于J Control Release发表的综述总结了PEI在基因治疗中的现状和临床应用，指出PEI作为一种非病毒核酸递送试剂因其高效性和低毒性被广泛应用。

分支聚乙烯亚胺（bPEI）的分子量测定主要采用两种技术：光散射法（LS）和凝胶渗透色谱法（GPC）。光散射测定得到的重均分子量（Mw）约为800 Da，反映了溶液中聚合物链的整体质量加权平均值；凝胶渗透色谱测定得到的数均分子量（Mn）约为600 Da，提供基于聚合物分子数量的平均分子量。Mw与Mn之间的差异（Mw/Mn ≈ 1.33）反映了支化PEI的分子量分布特性，表明其具有中等程度的多分散性。这两种方法互为补充，共同提供了材料分子量特征的完整信息。

bPEI作为基因转染载体的主要应用是与质粒DNA形成复合物（polyplexes），并通过内体逃逸机制实现DNA的胞内递送。低分子量PEI（600 Da）具有更低毒性但转染效率相对较低的特点，使其在需要降低细胞毒性的应用场景中具有优势，但同时也需要在转染效率与细胞毒性之间进行权衡。

在纳米载体构建领域，bPEI可用于包覆石墨烯氧化物纳米颗粒和包覆介孔二氧化硅纳米载体，实现核酸与药物的联合递送。这种包覆策略能够有效提高纳米载体的稳定性，并通过PEI的阳离子特性促进细胞摄取。

在材料功能化方面，bPEI可用于纤维素醋酸酯纤维上的氨基接枝涂层、聚合物表面改性以及生物材料表面功能化。通过引入氨基基团，可以显著提高材料表面的亲水性和反应活性，为后续的功能分子接枝提供反应位点。

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