1. IntroductionThe ability to preci

1. Introduction
The ability to precisely synthesize a macromolecule with
controlled functionality and molecular architecture for a given
application is an ongoing target in the field of polymer chemistry.
One area where this synthetic ability is particularly important is in
the preparation of bioconjugates, or materials that combine a biologically
relevant molecule with a synthetic compound [1]. Bioconjugates
are an emerging class of materials that offer the benefits
of activity and function in biological applications with the flexibility
of chemical functionality and structure possible through synthetic
chemistry [1,2]. A particularly interesting group of bioconjugates
are protein-polymer hybrids, wherein the attached polymer can
provide a synthetic handle to modulate the performance of the
biomaterial [3e6]. The polymer attached to the protein can serve
multiple roles including, stabilizing the proteinepolymer conjugate
[3], shifting the optimal pH and temperature for the enzyme [7],
leading to responsive or “smart” biomaterials [7,8] The synthesis of bioconjugates, including proteinepolymer
conjugates, typically involves one of two strategies, the “graftingto”
and the “grafting-from” approaches [1,9]. In grafting-to, a
polymer is first synthesized, and subsequently attached to the
protein, or other biomolecule, using an efficient organic reaction
[9]. In contrast, the grafting-from approach first attaches a small
molecule initiator or chain transfer agent (CTA) to the protein, or
biomolecule of interest, and then directly grows the polymer from
the protein in an aqueous solution [10]. The advantages of graftingfrom
include simple purification, and in many cases a higher
grafting-density [9e11]. However, the difficulties with graftingfrom
include potential loss of protein stability upon attaching the
initiator or CTA [12], and choosing reaction conditions that preserve
protein stability while giving well controlled polymers [11]. In
contrast, grafting-to offers the advantages of simple synthesis and
characterization of the polymer and protein before conjugation,
and that the polymerization conditions do not affect protein stability
[9,13,14]. The disadvantages of grafting-to include difficulty
achieving high graft density, particularly with high molecular
weight polymers, and difficulty purifying the polymer from the
conjugate after synthesis [10e12]. A representation of the graftingfrom
and grafting-to strategies is given in Scheme 1.
Reversible deactivation radical polymerization (RDRP) methods
have revolutionized the fields of polymer chemistry and material
science [15]. Nitroxide mediated polymerization (NMP) [16], atom transfer radical polymerization (ATRP) [17,18], and reversible
addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) [19],
are the three most commonly used RDRP methods. Each of these
three RDRP methods has been used to create well controlled proteinepolymer
conjugates [8,20e29]. RDRP methods are particularly
well suited to proteinepolymer conjugate synthesis since both
the grafting-from and grafting-to methods can be used to create
well defined biohybrids [1]. This manuscript focuses on RAFT
polymerization, as a tool to synthesize well-defined proteinepolymer
conjugates. RAFT is well suited to the synthesis of bioconjugates
[30,31], including proteinepolymer conjugates
[8,12,23,25,32,33], since it creates living polymers from a wide
variety of functional groups, and offers excellent control over short
chains [34,35].
This paper uses a-chymotrypsin as the enzyme to be conjugated
with synthetic polymers made by RAFT. Chymotrypsin is a protease,
an enzyme that digests other proteins, including other a-chymotrypsin
molecules (autolysis), by catalyzing peptide bond hydrolysis
[36,37]. Due to promiscuous activities, conjugation with
synthetic polymers can dramatically improve the stability and
useful lifetime of proteases such as trypsin and chymotrypsin
[7,38e40]. Although chymotrypsin polymer bioconjugates have
been synthesized by ATRP [7,20], to the best of our knowledge there
are no examples of chymotrypsinepolymer conjugates with the
polymer synthesized by RAFT thio)propanoic acid (PAETC) was used as the chain transfer agent.
RAFT polymerization was used to create the poly(DMAm)
(pDMAm) and the poly(OEOA) (pOEOA) based chains, using AIBN
(0.2 mol equivalents to CTA) as the initiator, at 63 C, with methanol
being the solvent. The temperature of 63 C was chosen to be below
methanol's boiling point of 64.65 C [41], and at 63 C AIBN has a
half life of approximately 12.4 h [42]. The three polymers synthesized
are labeled pDMAm-low MW for a polymer with a target of 10
repeat units of DMAm giving a targeted molecular weight of ~1200,
pDMAm-high MW for a polymer with a target of 48 repeat units of
DMAm giving a targeted molecular weight of ~5000, and pOEOA for
a polymer with a target of 10 repeat units of OEOA giving a targeted
molecular weight of ~5000. In all cases the monomer conversion
after 24 h of reaction time was over 95%, the limit of NMR
measurement.

Kết quả (Việt) 1:

1. giới thiệuKhả năng chính xác tổng hợp một macromolecule vớikiểm soát chức năng và các kiến trúc phân tử cho một nhất địnhứng dụng là một mục tiêu liên tục trong lĩnh vực hóa học polymer.Một khu vực nơi khả năng tổng hợp này là đặc biệt quan trọng là trongviệc chuẩn bị của bioconjugates, hoặc vật liệu mà kết hợp một sinh họcCác phân tử có liên quan với một hợp chất tổng hợp [1]. Bioconjugateslà một lớp mới nổi của vật liệu cung cấp những lợi íchhoạt động và chức năng trong các ứng dụng sinh học với sự linh hoạthóa học chức năng và cấu trúc có thể thông qua tổng hợphóa học [1,2]. Một nhóm đặc biệt thú vị của bioconjugatesprotein-polyme giống lai, mà trong đó các polymer đính kèm có thểcung cấp một xử lý tổng hợp để điều chỉnh hiệu suất của cácbiomaterial [3e6]. Polymer gắn liền với các protein có thể phục vụnhiều vai diễn bao gồm, ổn định liên hợp proteinepolymer[3], chuyển đổi pH tối ưu và nhiệt độ cho enzym [7],dẫn đến đáp ứng hoặc "thông minh" tâm [7,8] sự tổng hợp của bioconjugates, bao gồm cả proteinepolymerconjugates, thường liên quan đến một trong hai chiến lược, "graftingto"và các "được ghép từ" phương pháp [1,9]. Ở ghép-để, mộtpolyme tổng hợp đầu tiên, và sau đó gắn liền với cácprotein, hoặc biomolecule khác, bằng cách sử dụng một phản ứng hữu cơ hiệu quả[9]. ngược lại, ghép từ cách tiếp cận đầu tiên gắn một nhỏphân tử xướng hoặc chuỗi chuyển đại lý (cố vấn trưởng) để các protein, hoặcbiomolecule quan tâm, và sau đó trực tiếp phát triển polymer từprotein trong một giải pháp dung dịch nước [10]. Những lợi thế của graftingfrombao gồm làm sạch đơn giản, và trong nhiều trường hợp một caoghép-mật độ [9e11]. Tuy nhiên, những khó khăn với graftingfrombao gồm các thiệt hại tiềm năng của protein ổn định khi gắn cácxướng hoặc cố vấn trưởng [12], và chọn các điều kiện phản ứng bảo vệprotein ổn định trong khi đưa ra cũng kiểm soát polyme [11]. Ởngược lại, ghép để cung cấp những lợi thế của đơn giản tổng hợp vàCác đặc tính của polymer và protein trước khi chia động từ,và điều kiện trùng hợp không ảnh hưởng đến sự ổn định protein[9,13,14]. những khó khăn của ghép để bao gồm khó khănđạt được mật độ cao ghép, đặc biệt là với cao phân tửtrọng lượng polyme, và khó khăn làm sạch polyme từ cácliên hợp sau khi tổng hợp [10e12]. Một đại diện của graftingfromvà ghép để chiến lược được đưa ra trong đề án 1.Vô hiệu hóa đảo ngược cực đoan trùng hợp (RDRP) phương phápđã cách mạng hóa lĩnh vực hóa học polymer và vật liệuKhoa học [15]. Nitroxide trung gian trùng hợp (NMP) [16], nguyên tử chuyển cấp tiến trùng hợp (ATRP) [17,18], và đảo ngượcNgoài ra, phân mảnh chuỗi chuyển trùng hợp (bè) [19],có ba phương pháp phổ biến nhất được sử dụng của RDRP. Mỗi trong số nàyba RDRP phương pháp đã được sử dụng để tạo ra cũng kiểm soát proteinepolymerconjugates [8, 20e29]. RDRP phương pháp đặc biệttốt phù hợp với proteinepolymer liên hợp tổng hợp từ cả haighép từ và ghép để các phương pháp có thể được sử dụng để tạo racũng được định nghĩa biohybrids [1]. Bản thảo này tập trung vào chiếc bètrùng hợp, như một công cụ để tổng hợp cũng được xác định proteinepolymerconjugates. BÈ là rất thích hợp với sự tổng hợp của bioconjugates[30,31], bao gồm cả proteinepolymer conjugates[8,12,23,25,32,33], kể từ khi nó tạo ra cuộc sống polyme từ một rộngnhiều nhóm chức, và cung cấp kiểm soát tuyệt vời ngắndây chuyền [34,35].Giấy này sử dụng một chymotrypsin như enzym để được kếtvới các polyme tổng hợp được thực hiện bởi bè. Chymotrypsin là một protease,một loại enzyme tiêu hóa các protein khác, trong đó có một chymotrypsin khácphân tử (autolysis), bởi sự thủy phân peptide bond[36,37]. do các hoạt động lăng nhăng chia động từ vớipolyme tổng hợp có thể cải thiện đáng kể sự ổn định vàhữu ích đời của protease chẳng hạn như trypsin và chymotrypsin[7, 38e40]. mặc dù chymotrypsin polymer bioconjugates cóđược tổng hợp bởi ATRP [7,20], tốt nhất của kiến thức của chúng tôi cólà không có ví dụ về chymotrypsinepolymer conjugates với cácAxít prôpionic polyme tổng hợp Thio bè) (PAETC) đã được sử dụng như tác nhân chuyển chuỗi.Trùng hợp bè được sử dụng để tạo ra poly(DMAm)(pDMAm) và poly(OEOA) (pOEOA) dựa trên dây chuyền, bằng cách sử dụng AIBN(cách 0.2 mol tương đương để cố vấn trưởng) là xướng, lúc 63 C, với methanollà dung môi. Nhiệt độ của 63 C đã được lựa chọn để dưới đâymethanol của sôi điểm 64.65 C [41], và 63 C AIBN có mộtmột nửa cuộc sống của khoảng 12,4 h [42]. Ba polyme tổng hợpđược dán nhãn pDMAm-thấp MW cho một polymer với một mục tiêu của 10lặp lại các đơn vị của DMAm cho một trọng lượng phân tử được nhắm mục tiêu của ~ 1200,pDMAm-cao MW cho một polymer với một mục tiêu của các đơn vị lặp lại 48 củaDMAm cho một mục tiêu trọng lượng phân tử của ~ 5000, và pOEOA chomột polymer với một mục tiêu của các đơn vị lặp lại 10 của OEOA cho một mục tiêutrọng lượng phân tử của ~ 5000. Trong tất cả các trường hợp chuyển đổi monomersau khi 24 h của thời gian phản ứng là hơn 95%, giới hạn của NMRđo lường.

Kết quả (Việt) 2:

1. Giới thiệu
Khả năng chính xác tổng hợp một phân tử có
chức năng kiểm soát và kiến trúc phân tử của một được
ứng dụng là một mục tiêu không ngừng trong lĩnh vực hóa học polymer.
Một lĩnh vực mà khả năng tổng hợp này là đặc biệt quan trọng là trong
việc chuẩn bị bioconjugates, hoặc các tài liệu kết hợp một sinh học
phân tử có liên quan với một hợp chất tổng hợp [1]. Bioconjugates
là một lớp mới nổi của vật liệu cung cấp những lợi ích
của hoạt động và chức năng trong các ứng dụng sinh học với sự linh hoạt
của các chức năng hóa học và cấu trúc có thể thông qua tổng hợp
hóa học [1,2]. Một nhóm đặc biệt thú vị của bioconjugates
là giống lai protein-polymer, trong đó polyme đính kèm có thể
cung cấp một xử lý tổng hợp để điều chỉnh hiệu suất của các
vật liệu sinh học [3e6]. Các polymer gắn vào protein có thể phục vụ
nhiều vai trò trong đó, ổn định proteinepolymer liên hợp
[3], thay đổi độ pH và nhiệt độ tối ưu cho các enzyme [7],
dẫn đến phản ứng hoặc vật liệu sinh học "thông minh" [7,8] Sự tổng hợp của bioconjugates , bao gồm proteinepolymer
tiếp hợp, thường liên quan đến một trong hai chiến lược, các "graftingto"
và "ghép-từ" phương pháp tiếp cận [1,9]. Trong ghép-to, một
polymer được tổng hợp đầu tiên, và sau đó gắn vào các
protein, hoặc phân tử sinh học khác, bằng cách sử dụng một phản ứng hữu cơ hiệu quả
[9]. Ngược lại, ghép-từ cách tiếp cận đầu tiên gắn một nhỏ
phân tử khởi xướng hoặc đại lý chuyển giao dây chuyền (CTA) với protein, hoặc
phân tử sinh học quan tâm, và sau đó trực tiếp phát triển polymer từ
các protein trong dung dịch nước [10]. Những lợi thế của graftingfrom
bao gồm lọc đơn giản, và trong nhiều trường hợp một cao hơn
ghép mật độ [9e11]. Tuy nhiên, những khó khăn với graftingfrom
bao gồm khả năng mất ổn định protein khi gắn các
initiator hay CTA [12], và chọn điều kiện phản ứng mà giữ gìn
sự ổn định protein trong khi cho polyme được kiểm soát tốt [11]. Trong
khi đó, ghép để cung cấp những lợi thế của sự tổng hợp đơn giản và
đặc tính của các polymer và protein trước khi chia động từ,
và rằng các điều kiện trùng hợp không ảnh hưởng đến sự ổn định protein
[9,13,14]. Những nhược điểm của ghép để bao gồm khó
đạt được mật độ ghép cao, đặc biệt với phân tử cao
polyme trọng lượng, và khó làm sạch các polymer từ
liên hợp sau khi tổng hợp [10e12]. Một đại diện của graftingfrom
và ghép để chiến lược được đưa ra trong Đề án 1.
Chấm dứt hoạt Reversible trùng hợp cực đoan (RDRP) phương pháp
đã cách mạng hóa lĩnh vực hóa học polymer và vật liệu
khoa học [15]. Nitroxide trùng trung gian (NMP) [16], chuyển giao nguyên tử trùng hợp cực đoan (ATRP) [17,18], và hồi phục được
trùng hợp chuỗi Ngoài ra sự phân mảnh chuyển (RAFT) [19],
là ba phương pháp RDRP thường được sử dụng nhất. Mỗi một
trong ba phương pháp RDRP đã được sử dụng để tạo ra được kiểm soát tốt proteinepolymer
tiếp hợp [8,20e29]. Phương pháp RDRP được đặc biệt
phù hợp cho việc proteinepolymer tổng hợp liên hợp vì cả hai
người ghép-từ và ghép đến các phương pháp có thể được sử dụng để tạo ra
biohybrids cũng được xác định [1]. Bản thảo này tập trung vào RAFT
trùng hợp, như là một công cụ để tổng hợp được xác định rõ proteinepolymer
tiếp hợp. RAFT là rất phù hợp với sự tổng hợp của bioconjugates
[30,31], bao gồm hợp chất proteinepolymer
[8,12,23,25,32,33], vì nó tạo ra polyme sống từ một rộng
nhiều nhóm chức năng, cung cấp và kiểm soát tuyệt vời hơn ngắn
chuỗi [34,35].
Bài viết này sử dụng một-chymotrypsin là enzym để được kết hợp
với các polyme tổng hợp được thực hiện bởi RAFT. Chymotrypsin là một protease,
một loại enzyme tiêu hóa protein khác, bao gồm cả một-chymotrypsin khác
phân tử (autolysis), bằng việc tác thủy phân liên kết peptit
[36,37]. Do các hoạt động lăng nhăng, liên hợp với
các polyme tổng hợp có thể cải thiện đáng kể sự ổn định và
tuổi thọ hữu ích của protease như trypsin và chymotrypsin
[7,38e40]. Mặc dù bioconjugates polymer chymotrypsin đã
được tổng hợp bởi ATRP [7,20], để tốt nhất của kiến thức của chúng ta có
là không có ví dụ liên hợp chymotrypsinepolymer với các
polyme tổng hợp bởi RAFT thio) axit propanoic (PAETC) đã được sử dụng như là tác nhân chuyển mạch.
RAFT trùng hợp đã được sử dụng để tạo ra các poly (DMAm)
(pDMAm) và poly (OEOA) (pOEOA) chuỗi dựa, sử dụng AIBN
(tương đương 0,2 mol để CTA) là người khởi xướng, tại 63 C, với methanol
là dung môi. Nhiệt độ 63 C được chọn là dưới
điểm sôi của methanol 64,65 C [41], và ở 63 C AIBN có
chu kỳ bán rã khoảng 12,4 h [42]. Ba polyme tổng hợp
được dán nhãn MW pDMAm thấp cho một polymer với một mục tiêu của 10
đơn vị lặp lại DMAm cho một trọng lượng phân tử mục tiêu của ~ 1200,
pDMAm cao MW cho một polymer với một mục tiêu của 48 đơn vị lặp lại
DMAm đưa ra một mục tiêu trọng lượng phân tử của ~ 5000, và pOEOA cho
một polymer với một mục tiêu của 10 đơn vị lặp lại OEOA đưa ra một mục tiêu
trọng lượng phân tử của ~ 5000. Trong tất cả các trường hợp chuyển đổi monomer
sau 24 h của thời gian phản ứng là trên 95%, mức giới hạn NMR
đo.