PDMAEMAPDBAEMA无规共聚物的制备
目 录
1 引言 1
1．1 癌症的治疗 1
1．2 可控/活性自由基聚合 3
1．3 原子转移自由基聚合（ATRP） 4
1．4 本课题的研究目标 8
2 实验 9
2．1 主要试剂与仪器 9
2．2 DBAEMA单体的制备 10
2．3 无规共聚物的制备 11
2．3 表征特性的测定 12
3 结果与讨论 12
3．1 P(DMAEMA-co-DBAEMA)的合成 12
3．2 组成分析 13
3．3 pKa值测定 14
3．4 不同组成样品在不同pH下的粒径 16
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
癌症是一大类恶性肿瘤的统称。其严重危害着人们的生命健康，据统计，在我国多数大城市中，每死亡4个人中就有一个人因癌症死亡，在农村每死亡5～6人中，就有一人死于癌症。癌症的治疗势在必行。
癌细胞的特点是无限制、无止境地增生，使患者体内的营养物质被大量消耗；癌细胞释放出多种毒素，使人体产生一系列症状；癌细胞还可转移到全身各处生长繁殖，导致人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等等。同时还具有以下特点：新陈代谢旺盛导致酸液过多，促成肿瘤部位偏酸性；由细胞缺氧和缺乏营养物质而导致低氧环境；细胞表面某些蛋白特异性高表达;胞吞率高；某些抗原特异性表达；血管再生等。
1．1 癌症的治疗
癌症的传统疗法主要以外科手术、放射线治疗及化学治疗为主，但常规治疗治愈率低，复发率和病死率高，预后差， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
其严重的副作用使得病患畏于就医，而导致病情延误，间接的造成治疗效果不彰，疾病无法有效根治等情形[1]。
目前，癌症的基因治疗为攻克癌症开辟了新途径，其中基因转染技术作为肿瘤基因治疗中一种有效方法，能在基因水平上纠正细胞的遗传缺陷，从根本上改变肿瘤细胞遗传性。基因转染技术是将纯化的含有靶基因的质粒DNA送入细胞内，并在细胞内表达，已广泛应用于基因组功能研究和基因治疗研究。
而如何安全地转移治疗基因一直是一个需要深入钻研的问题，人们对基因导入系统进行了多年的研究，目前主要有三种不同的基因输送体系：物理转染技术体系、病毒载体系统及非病毒载体系统[2]。物理转染技术（如电穿孔和粒子轰击技术等），具有很高的转染效率，但一般技术要求较高，需要昂贵精密的仪器，并且它们的使用一般局限于体表组织，并有一定的损伤，裸DNA 注射的转染效率相对较低。病毒载体分为整合型（如逆转录病毒载体、腺相关病毒载体和慢病毒载体）和非整合型（如腺病毒载体）。病毒载体介导的基因转移效率较高，病毒可以高效率地进入特定的细胞类型，复制所携带DNA并表达自身蛋白产生新的病毒粒子，因而首先被改造作为基因治疗的载体，目前，病毒载体的应用较为广泛。但是病毒载体具有选择复制缺陷，复制产生的病毒蛋白质导致机体免疫反应，造成靶细胞损伤，使转基因细胞减少，从而影响目的基因的表达[3]；此外，病毒载体自身容量有限，制备滴度不高。非病毒载体主要依靠带正电的聚合物( 如阳离子聚合物、带正电荷的脂质体等) 将DNA包装成一定大小的DNA复合物进行输送[4-5]。和病毒载体相比，非病毒载体虽然转染效率有限，但利用其进行DNA输送有许多优点：对受转移的DNA大小和数目没有限制；制备相对简单；免疫源性问题较小以及安全性较高；无传染性；不限制载体容量；化学结构可控制；可大量制备等。更重要的是在非病毒载体中可以根据具体应用设计相应的靶向作用机制，有效地降低毒副作用，提高作用效力。
由于其上述优点，非病毒性载体越来越受到研究者的青睐。目前，非病毒性载体的研究主要包括改性的天然高分子和合成高分子两大类。改性天然高分子主要是脂质类（如固醇类）、多糖类（如壳多糖、右旋糖苷和藻酸等）、蛋白质类（胶原蛋白等）以及多肽类的物质；合成高分子主要是一些可生物降解的聚阳离子的高分子（如聚酰胺树枝状高分子、聚乙烯亚胺等），分别以微球、囊泡或胶束等形式包覆DNA，运送到达病理部位后进行释放[6]。
合成型载体多变的结构以及方便可控的特性满足了人类使用的需要。其中阳离子聚合物载体与其它形式的基因载体相比有着不可比拟的优点：（a）无免疫原性，不会引起机体的免疫反应；(b)可根据需要灵活设计分子结构；(c)通过控制粒径尺寸和表面性质可控制载体的生理行为；(d)遗传物质的释放可做到有聚合物机制的降解速率决定[7]。同时，阳离子聚合物表现出了更高的去稳定活性，且高分子量的阳离子聚合物能够有效地介导转染，因此阳离子聚合物的分子量被认为应该在细胞毒性和转染效率之间达到一个平衡，此外，阳离子聚合物可以根据具体的应用要求连接一些功能分子, 帮助实现特定的功能。由于阳离子聚合物具有操作简单、稳定性好、转染效率高、细胞毒性低的特点，被广泛应用于基因转染的载体。
图1-1显示了基因转染过程的示意图.由于实体瘤内部存在不同的酸性环境,其中包括细胞间质中的弱酸性环境、癌细胞中内涵体和溶酶体中更强的酸性环境。正常组织的pH 值一般为7.4，癌组织中细胞质的pH在5.7-5.8之间。肿瘤细胞的早期内涵体的pH为6.0左右，有时甚至低于5.4，而晚期内涵体的pH更低，一般在5.0左右。溶酶体pH更低，一般在4.0-5.0之间[8]。因此，在肿瘤组织中，阳离子聚合物的氨基可质子化而带有正电荷，从而与带有负电荷的DNA结合形成稳定的复合物，通过与细胞膜融合或细胞内吞作用进入细胞，吸收质子，经“质子海绵”作用撑破内涵体或溶酶体，进入细胞核进行转染[9]。因此转染复合物的内涵体/溶酶体逃逸是影响基因转染效率的一个重要因素。
图1-1.基因转染过程示意图[9]
在阳离子聚合物非病毒载体的制备中，得到均一、水溶性好且稳定的DNA复合物粒子至关重要。DNA复合物的大小、形貌和表面电荷等理化特性决定了DNA复合物与体液、细胞间质以及靶细胞的相互作用。因此在阳离子聚合物载体的构建时必须严格优化和控制阳离子聚合物的结构和组成，要求阳离子聚合物的分子量分布较窄，组成和结构均一。目前，针对阳离子聚合物非病毒载体的制备，可控/活性自由基聚合的应用较为广泛，且制备的载体性能较好。
1．2 可控/活性自由基聚合
在聚合物的合成中，聚合方法的研究在合成具有特定结构和指定分子量大小的高分子材料中起着决定性的作用，所以一种能实现高分子精确设计和剪裁，同时还能满足环境友好、反应条件简单、高效的聚合方法成为高分子化学家长期以来孜孜不倦的奋斗目标。其中自由基聚合在高分子化学中占有及其重要的地位，其是使用自由基引发，使链增长自由基不断增长的聚合反应，又称游离基聚合。但传统的自由基聚合快的链增长和不可逆的自由基偶合终止，导致聚合物的分子量控制不能很好的实现，并且聚合物的分散性大，进一步控制化学官能团的分布也不容易实现。自由基聚合慢引发、快增长、快终止的本质决定了聚合反应难以控制，由此导致聚合物分子量分布宽，分子量和结构不可控，致使聚合物的性能大受影响。
在20世纪50、60年代，自由基聚合达到了它的鼎盛时期。但由于存在链转移和链终止反应，传统自由基聚合不能较好地控制分子量及大分子结构。1956年美国科学家Szwarc等提出了活性聚合的概念，活性聚合具有无终止、无转移、引发速率远远大于链增长速率等特点，与传统自由基聚合相比能更好地实现对分子结构的控制，是实现分子设计、合成具有特定结构和性能聚合物的重要手段。但离子型活性聚合反应条件比较苛刻、适用单体较少，且只能在非水介质中进行，导致工业化成本居高不下，较难广泛实现工业化。活性自由基聚合有不同的分类方法。按引发体系是否存在金属可分为无金属引发体系的引发- 转移- 终止法（iniferter）、TEMPO引发体系、可逆加成- 断裂链转移自由基聚合（reversible addition and fragmentation chaintransfer，RAFT） 和有金属引发体系的原子转移自由基聚合（atomtransfer radical polymerization，ATRP）。按可逆终止和可逆转移机理可分为可逆终止的iniferter 法、TEMPO引发体系、ATRP 和可逆转移的RAFT。
1 引言 1
1．1 癌症的治疗 1
1．2 可控/活性自由基聚合 3
1．3 原子转移自由基聚合（ATRP） 4
1．4 本课题的研究目标 8
2 实验 9
2．1 主要试剂与仪器 9
2．2 DBAEMA单体的制备 10
2．3 无规共聚物的制备 11
2．3 表征特性的测定 12
3 结果与讨论 12
3．1 P(DMAEMA-co-DBAEMA)的合成 12
3．2 组成分析 13
3．3 pKa值测定 14
3．4 不同组成样品在不同pH下的粒径 16
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
癌症是一大类恶性肿瘤的统称。其严重危害着人们的生命健康，据统计，在我国多数大城市中，每死亡4个人中就有一个人因癌症死亡，在农村每死亡5～6人中，就有一人死于癌症。癌症的治疗势在必行。
癌细胞的特点是无限制、无止境地增生，使患者体内的营养物质被大量消耗；癌细胞释放出多种毒素，使人体产生一系列症状；癌细胞还可转移到全身各处生长繁殖，导致人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等等。同时还具有以下特点：新陈代谢旺盛导致酸液过多，促成肿瘤部位偏酸性；由细胞缺氧和缺乏营养物质而导致低氧环境；细胞表面某些蛋白特异性高表达;胞吞率高；某些抗原特异性表达；血管再生等。
1．1 癌症的治疗
癌症的传统疗法主要以外科手术、放射线治疗及化学治疗为主，但常规治疗治愈率低，复发率和病死率高，预后差， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
其严重的副作用使得病患畏于就医，而导致病情延误，间接的造成治疗效果不彰，疾病无法有效根治等情形[1]。
目前，癌症的基因治疗为攻克癌症开辟了新途径，其中基因转染技术作为肿瘤基因治疗中一种有效方法，能在基因水平上纠正细胞的遗传缺陷，从根本上改变肿瘤细胞遗传性。基因转染技术是将纯化的含有靶基因的质粒DNA送入细胞内，并在细胞内表达，已广泛应用于基因组功能研究和基因治疗研究。
而如何安全地转移治疗基因一直是一个需要深入钻研的问题，人们对基因导入系统进行了多年的研究，目前主要有三种不同的基因输送体系：物理转染技术体系、病毒载体系统及非病毒载体系统[2]。物理转染技术（如电穿孔和粒子轰击技术等），具有很高的转染效率，但一般技术要求较高，需要昂贵精密的仪器，并且它们的使用一般局限于体表组织，并有一定的损伤，裸DNA 注射的转染效率相对较低。病毒载体分为整合型（如逆转录病毒载体、腺相关病毒载体和慢病毒载体）和非整合型（如腺病毒载体）。病毒载体介导的基因转移效率较高，病毒可以高效率地进入特定的细胞类型，复制所携带DNA并表达自身蛋白产生新的病毒粒子，因而首先被改造作为基因治疗的载体，目前，病毒载体的应用较为广泛。但是病毒载体具有选择复制缺陷，复制产生的病毒蛋白质导致机体免疫反应，造成靶细胞损伤，使转基因细胞减少，从而影响目的基因的表达[3]；此外，病毒载体自身容量有限，制备滴度不高。非病毒载体主要依靠带正电的聚合物( 如阳离子聚合物、带正电荷的脂质体等) 将DNA包装成一定大小的DNA复合物进行输送[4-5]。和病毒载体相比，非病毒载体虽然转染效率有限，但利用其进行DNA输送有许多优点：对受转移的DNA大小和数目没有限制；制备相对简单；免疫源性问题较小以及安全性较高；无传染性；不限制载体容量；化学结构可控制；可大量制备等。更重要的是在非病毒载体中可以根据具体应用设计相应的靶向作用机制，有效地降低毒副作用，提高作用效力。
由于其上述优点，非病毒性载体越来越受到研究者的青睐。目前，非病毒性载体的研究主要包括改性的天然高分子和合成高分子两大类。改性天然高分子主要是脂质类（如固醇类）、多糖类（如壳多糖、右旋糖苷和藻酸等）、蛋白质类（胶原蛋白等）以及多肽类的物质；合成高分子主要是一些可生物降解的聚阳离子的高分子（如聚酰胺树枝状高分子、聚乙烯亚胺等），分别以微球、囊泡或胶束等形式包覆DNA，运送到达病理部位后进行释放[6]。
合成型载体多变的结构以及方便可控的特性满足了人类使用的需要。其中阳离子聚合物载体与其它形式的基因载体相比有着不可比拟的优点：（a）无免疫原性，不会引起机体的免疫反应；(b)可根据需要灵活设计分子结构；(c)通过控制粒径尺寸和表面性质可控制载体的生理行为；(d)遗传物质的释放可做到有聚合物机制的降解速率决定[7]。同时，阳离子聚合物表现出了更高的去稳定活性，且高分子量的阳离子聚合物能够有效地介导转染，因此阳离子聚合物的分子量被认为应该在细胞毒性和转染效率之间达到一个平衡，此外，阳离子聚合物可以根据具体的应用要求连接一些功能分子, 帮助实现特定的功能。由于阳离子聚合物具有操作简单、稳定性好、转染效率高、细胞毒性低的特点，被广泛应用于基因转染的载体。
图1-1显示了基因转染过程的示意图.由于实体瘤内部存在不同的酸性环境,其中包括细胞间质中的弱酸性环境、癌细胞中内涵体和溶酶体中更强的酸性环境。正常组织的pH 值一般为7.4，癌组织中细胞质的pH在5.7-5.8之间。肿瘤细胞的早期内涵体的pH为6.0左右，有时甚至低于5.4，而晚期内涵体的pH更低，一般在5.0左右。溶酶体pH更低，一般在4.0-5.0之间[8]。因此，在肿瘤组织中，阳离子聚合物的氨基可质子化而带有正电荷，从而与带有负电荷的DNA结合形成稳定的复合物，通过与细胞膜融合或细胞内吞作用进入细胞，吸收质子，经“质子海绵”作用撑破内涵体或溶酶体，进入细胞核进行转染[9]。因此转染复合物的内涵体/溶酶体逃逸是影响基因转染效率的一个重要因素。
图1-1.基因转染过程示意图[9]
在阳离子聚合物非病毒载体的制备中，得到均一、水溶性好且稳定的DNA复合物粒子至关重要。DNA复合物的大小、形貌和表面电荷等理化特性决定了DNA复合物与体液、细胞间质以及靶细胞的相互作用。因此在阳离子聚合物载体的构建时必须严格优化和控制阳离子聚合物的结构和组成，要求阳离子聚合物的分子量分布较窄，组成和结构均一。目前，针对阳离子聚合物非病毒载体的制备，可控/活性自由基聚合的应用较为广泛，且制备的载体性能较好。
1．2 可控/活性自由基聚合
在聚合物的合成中，聚合方法的研究在合成具有特定结构和指定分子量大小的高分子材料中起着决定性的作用，所以一种能实现高分子精确设计和剪裁，同时还能满足环境友好、反应条件简单、高效的聚合方法成为高分子化学家长期以来孜孜不倦的奋斗目标。其中自由基聚合在高分子化学中占有及其重要的地位，其是使用自由基引发，使链增长自由基不断增长的聚合反应，又称游离基聚合。但传统的自由基聚合快的链增长和不可逆的自由基偶合终止，导致聚合物的分子量控制不能很好的实现，并且聚合物的分散性大，进一步控制化学官能团的分布也不容易实现。自由基聚合慢引发、快增长、快终止的本质决定了聚合反应难以控制，由此导致聚合物分子量分布宽，分子量和结构不可控，致使聚合物的性能大受影响。
在20世纪50、60年代，自由基聚合达到了它的鼎盛时期。但由于存在链转移和链终止反应，传统自由基聚合不能较好地控制分子量及大分子结构。1956年美国科学家Szwarc等提出了活性聚合的概念，活性聚合具有无终止、无转移、引发速率远远大于链增长速率等特点，与传统自由基聚合相比能更好地实现对分子结构的控制，是实现分子设计、合成具有特定结构和性能聚合物的重要手段。但离子型活性聚合反应条件比较苛刻、适用单体较少，且只能在非水介质中进行，导致工业化成本居高不下，较难广泛实现工业化。活性自由基聚合有不同的分类方法。按引发体系是否存在金属可分为无金属引发体系的引发- 转移- 终止法（iniferter）、TEMPO引发体系、可逆加成- 断裂链转移自由基聚合（reversible addition and fragmentation chaintransfer，RAFT） 和有金属引发体系的原子转移自由基聚合（atomtransfer radical polymerization，ATRP）。按可逆终止和可逆转移机理可分为可逆终止的iniferter 法、TEMPO引发体系、ATRP 和可逆转移的RAFT。
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