離子脂質分子在結構上由四個部分組成：一個或多個陽離子頭部（head）、連接鏈（spacer）、連接鍵（linker bond）和疏水烴尾（hydrophobic tail）。

陽離子脂質的頭部大都包含胺類基團（除一種脂質含脒基外），從簡單的氨基到被甲基基團取代的季銨鹽。

常見的陽離子納米脂質體的疏水烴尾主要有脂肪烴基鏈和膽固醇環(huán)。脂肪烴基鏈的碳原子數通常為12至18個，以達到在生理溫度下為脂雙層提供足夠的流動性，又能使脂雙層膜維持一定的剛性，以便為陽離子納米脂質體在體內的脂質融合創(chuàng)造條件。對以脂肪鏈為尾部的脂質體，碳鏈加長會導致轉染效率降低，但在鏈內引入不飽和鍵可提高效率。將膽固醇用作疏水烴尾，效果常常優(yōu)于脂肪鏈，因為由它參與形成的雙分子層結構更穩(wěn)定。

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