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穿膜肽 (cell-penetrating peptides, CPPs)，是一大类由10～30个氨基酸组成的短肽，最早由于能介导蛋白质在细胞内的转导而被发现，因其卓越的跨细胞膜能力而被运用到药物递送领域。这类多肽通常含有大量的正电荷，由于会与siRNA和ASO富含负电荷的磷酸骨架形成离子聚集体，CPPs通常用于含有中性骨架的磷酰二胺胺吗啉代寡核苷酸 (PMO)和肽核酸 (PNA) 的递送。​

阳离子型穿膜肽由富含碱性氨基酸(在中性pH时具有净正电荷)精氨酸（R）、赖氨酸(K)和组氨酸(H)的短肽组成，如TAT，Penetratin，Polyarginine，P22N，DPV3和DPV6等。其中，精氨酸含有胍基(胍基是一种碱性的、易于水解的化学基团，化学式为-CN3H4)，能和细胞膜上带负电荷的磷酸基团以氢键连接，在生理PH值条件下介导穿膜肽入膜。寡聚精氨酸(从3 R到12 R)的研究表明，精氨酸的数量至少为8时才具有穿膜能力，且随着精氨酸数量的增加，穿膜能力也逐渐增加。而赖氨酸虽然和精氨酸一样带有阳离子，但其不含胍基，因此当其单独存在时，其穿膜效率就不太高 。Futaki等(2001)发现阳离子型细胞穿膜肽至少含有8个带正电荷的氨基酸时才能达到好的穿膜效果。尽管带正电荷的氨基酸残基对于穿膜肽穿膜至关重要，但其他氨基酸也同样重要，例如当W14突变成F后，Penetratin的穿膜性就消失了。