DNA-疏水高分子接枝共聚物的合成与自组装性能研究

摘要

随着对传统两亲性嵌段共聚物研究的不断深入，以DNA链段为亲水链段的DNA两亲性嵌段共聚物也得到了广泛的关注。DNA两亲性嵌段共聚物是由疏水性合成高分子和亲水性DNA链段通过共价连接而得到的，合成高分子部分可以通过设计引入多种活性基团，而DNA序列可以根据需要随意设计，具有很强的可编程性。
　　另外，DNA本身具有精密的碱基互补配对效应、pH响应性、温度响应性和形成复杂的二级结构等多种特性，这赋予了DNA两亲性嵌段共聚物更大的设计空间和更广泛的功能。
　　DNA两亲性嵌段共聚物在水溶液中一般会组装成胶束，形成以疏水高分子链段为内核，亲水DNA链段为外壳的核壳结构，这些胶束在多个领域都具有巨大的潜在应用，包括药物载体、纳米反应器、DNA检测和水凝胶等方面。本文通过点击化学反应将亲水的DNA嵌段连接到合成的聚甲基丙烯酸炔丙基酯(PPMA)主链上，并研究了其在水溶液中的自组装情况以及在药物载体方面的应用。文章主要包括三个方面的内容:
　　第一，以甲基丙烯酸炔丙基酯(PMA)为单体，1，4-二氧六环为溶剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂在65℃下通过溶液自由基聚合反应6h得到疏水聚合物链段PPMA。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁氢谱(1H-NMR)对PPMA的结构进行了表征，用凝胶渗透色谱(GPC)和质谱(MS)对PPMA的分子量进行了表征。
　　第二，分别使用叠氮-炔点击化学(CuAAC)和巯基-炔点击化学(TYC)将叠氮基修饰的DNA和巯基修饰的DNA共价连接到PPMA的主链上。并用2％的琼脂糖凝胶电泳对产物DNA-g-PPMA进行了表征。
　　第三，分别研究了DNA36-g-PPMA和DNA72-g-PPMA在DMF/H2O水溶液中的自组装行为，它们在pH为5和8的条件下均分别组装成球形胶束和纳米纤维，但是在细微结构和尺寸上有所差别，使用透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)对胶束的形貌、直径以及稳定性进行了表征。球形胶束和纳米纤维可以通过调节组装溶液的pH进行可逆地转换。将球型胶束和纳米纤维分别与巯基DNA修饰的金纳米粒子进行共组装，相应地得到金纳米团簇和金纳米线。选取金纳米团簇作为药物载体，分别以盐酸阿霉素(DOX)和尼罗红染料作为亲水和疏水药物模型来验证该载体的释放效果。结果表明该载体对酶、pH和热有很好的刺激响应性，释放率均能达到80％以上。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 DNA嵌段共聚物的合成方法

1．2．1 溶液偶联法

1．2．2 固相偶联法

1．2．3 DNA接枝共聚物的合成方法

1．3 DNA嵌段共聚物的自组装

1．3．1 通过调节DNA链段调控嵌段共聚物组装形貌

1．3．2 其他调控嵌段共聚物组装形貌的方法

1．4 DNA嵌段共聚物的应用

1．4．1 DNA嵌段共聚物在载药方面的应用

1．4．2 DNA嵌段共聚物在DNA检测的应用

1．4．3 DNA嵌段共聚物在水凝胶方面的应用

1．5 展望

1．6 本论文的研究意义和内容

第二章 聚甲基丙烯酸炔丙基酯的合成与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要实验试剂和仪器

2．2．2 PPNA的合成

2．3 PPMA的表征

2．3．1 PPMA傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征

2．3．3 PPMA的凝胶渗透色谱(GPC)表征

2．3．4 PPMA的质谱表征

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 DNA-g-PPMA杂化共聚物的合成与表征

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 主要实验试剂及仪器

3．2．2 DNA-g-PPMA的合成

3．3 DNA-g-PPMA的表征

3．4 结果与讨论

3．5 全章总结

第四章 DNA-g-PPMA的自组装及其应用

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 主要的实验试剂与仪器

4．2．2 DNA-g-PPMA的自组装

4．2．3 DNA72-g-PPMA胶束形貌的转换

4．2．4 DNA72-g-PPMA的Nile Red封装实验

4．2．5 DNA72-g-PPMA与13nm金纳米粒子的共组装

4．2．6 药物缓释

4．3 DNA-g-PPMA组装形貌的表征

4．3．1 透射电子显微镜(TEM)表征

4．3．2 动态光散射(DLS)表征

4．5 胶束与金纳米粒子共组装体作为载体释放盐酸阿霉素和Nile Red的表征

4．6 结果与讨论

4．6．1 DNA-g-PPMA的自组装形貌

4．6．2 DNA72-g-PPMA胶束包覆疏水染料Nile Red

4．6．3 DNA72-g-PPMA与金纳米粒子的自组装形貌

4．6．4 胶束的药物释放实验

4．7 本章小结

第五章 全文总结

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文