阳离子脂质的头部大都包含胺类基团（除一种脂质含脒基外），从简单的氨基到被甲基或羟乙基团取代的季铵盐。阳离子脂质的极性头起着脂质体与DNA、脂质体-DNA复合物与细胞膜或细胞内其它组分相互结合的作用。在阳离子胆固醇衍生物中，带有叔胺基团的阳离子胆固醇化合物比季铵盐化合物有更高的转染活力，并且毒性小得多。带有多价极性头基团或具有多个正电荷极性头的阳离子脂质体转染效率较高，这可能是因为它与DNA的结合较牢固。
连接链的长度能影响阳离子纳米脂质体与粘膜表面的相互作用，从而影响转染活力。一般来说，带有长连接链的阳离子纳米脂质体能明显增强与粘膜表面的相互作用，转染效率高。
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