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本发明涉及一种改性聚乙烯亚胺及其制备方法和基因转染试剂及其应用。该改性聚乙烯亚胺包括作为主链的聚乙烯亚胺以及接枝在所述聚乙烯亚胺上的ε 己内酯,所述ε 己内酯与所述聚乙烯亚胺的伯胺氨基或仲胺氨基配位开环接枝,且未发生ε 己内酯的配位开环聚合反应。经实验表明,这种结构的改性聚乙烯亚胺的基因转染率较高,其基因转染率是远高于现有市场产品支化聚乙烯亚胺以及脂质体2000,并且与重均分子量为25000g/mol支化聚乙烯亚胺相比未观测到明显的细胞毒性。因此,上述改性聚乙烯亚胺可被视为优良的基因递送系统。