DNA-高分子接枝共聚物的合成与自组装

摘要

DNA和合成高分子的共聚物近年来成为研究的热点，DNA和高分子的复合物作为基因载体的研究也层出不穷，通过共价键连接的DNA和高分子的共聚物若能保持DNA的特性，并发挥高分子的独特性能，得到的生物材料在基因载体方面将有其独特的优势。论文对DNA与聚合物如聚乙二醇(PEG)、羧甲基纤维素钠(CMC)和羟基硅油(PDMS)形成嵌段共聚物或接枝共聚物进行了系统研究，并对得到的产物用生物合成方法改性得到与其结构，探讨了合成高分子的自组装性能。
　　1、首先是通过化学合成和生物合成的方法获得DNA和PEG的嵌段共聚物。通过PEG与马来酸酐反应，得到末端带有羧基的PEG衍生物，进一步用EDC和NHS对PEG的羧基进行活化，得到的带有N-羟基琥珀亚酰胺基团的PEG，在室温条件下与末端修饰有氨基的寡聚核苷酸(NH2-ODN)形成ODN-PEG和ODN-PEG-ODN嵌段共聚物。再通过聚合酶链式反应(PCR)过程，将ODN扩增为1.3k个碱基对的双链DNA，得到DNA-PEG和DNA-PEG-DNA的嵌段共聚物。PEG与ODN的反应产率在PEG分子量较小(3.4k)时，反应产率在90％以上，PEG分子量较大(20k)时，产率仅有30％。PEG的存在不影响ODN进行PCR过程。接上PEG的ODN和DNA在凝胶电泳中的迁移速率减慢。一定浓度下，PEG的存在可使DNA在云母片上均匀分布。经过PEG修饰的α-淀粉酶活性不变。通过BAS作用和碱基互补配对的作用，生成DNA/蛋白质的复合物。
　　2、再者是用与DNA与PEG反应类似的方法获得CMC侧链接枝DNA的杂化共聚物。CMC上有较多的羧基可被修饰。在酸性条件下，用EDC和NHS活化CMC侧链上的羧基，随后与ODN-NH2反应，得到侧链接枝ODN的CMC-g-ODN，PCR后获得CMC-g-DNA杂化接枝共聚物。CMC所带的负电荷可以加快1.3k bp DNA在1％水平式琼脂糖凝胶电泳过程中的迁移速率，减慢其在垂直板变性聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移速率。
　　3、最后用化学合成的方法得到了DNA侧链接枝PDMS的杂化共聚物，并对产物进行了自组装。利用异佛尔酮二异氰酸酯较强的化学反应活性，将PDMS的末端羟基和侧链上的活性氨基连接起来，得到DNA-g-PDMS。将产物分别溶于乙腈溶液和水溶液中，可以得到构象相反的核壳结构的球形胶束。胶束尺寸在两溶液中分别在250nm和300nm左右。向胶束中加入生物大分子牛血清蛋白，可以发现在有机溶剂中，胶束聚集，在水溶液中，胶束散开。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 DNA和高分子共价连接的方法

1．2．1 DNA修饰

1．2．2 高分子活化

1．2．3 DNA和合成高分子的共价连接

1．3 DNA-高分子杂化共聚物的自组装

1．4 展望

1．5 本论文的研究内容

第二章 DNA-PEG嵌段共聚物和DNA-PEG-蛋白质复合物的合成与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要实验试剂及仪器

2．2．2 CT-PEG的合成

2．2．3 PEG和ODN杂化共聚物的合成

2．2．4 PEG和DNA杂化共聚物的合成

2．2．5 PEG修饰蛋白质和DNA／蛋白质复合物的制备

2．3 各产物的的表征

2．3．1 测定PEG转化率

2．3．2 FIRT和核磁检测

2．3．3 琼脂糖凝胶电泳实验

2．3．4 原子力显微镜

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 CMC-g-DNA的合成及表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要实验试剂及仪器

3．2．2 NHS-CMC中间体的制备

3．2．3 CMC-g-DNA接枝共聚物的合成

3．2．4 凝胶电泳实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 FTIR表征

3．3．2 凝胶电泳结果

3．4 本章小结

第四章 DNA-g-PDMS两亲杂化接枝共聚物的合成与自组装

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要实验试剂及仪器

4．2．2 DNA侧链接枝PDMS共聚物的制备

4．2．3 DNA-g-PDMS胶束的制备和表征

4．2．4 DNA-g-PDMS与BSA的作用

4．3 结果与讨论

4．3．1 DNA-g-PDMS的表征结果

4．3．2 两亲共聚物DNA-g-PDMS胶束的特征

4．3．3 与BSA作用结果

4．4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢