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原子转移自由基聚合，是一种以过渡金属络合物为催化剂有机卤化物为引发剂引发不饱和单体进行自由基聚合的反应，在可控合成聚合物领域具有极高的应用价值。在均聚反应完成后，高分子链末端带有卤素原子，因此可以将均聚物作为下一步聚合反应的大分子引发剂，从而可控合成嵌段共聚物。而通过在引发剂上引入特定功能基团可以直接合成带有特定的功能基团的聚合物，通过特定的功能基团将DNA引入到聚合物中合成DNA高分子嵌段共聚物，实现大分子与DNA结合。而通过合成人工修饰核苷酸，利用DNA聚合酶对于核苷的包容性可以将人工合成碱基引入到DNA链中，实现小分子与DNA结合。 本论文的第一章首先介绍了DNA高分子嵌段共聚物制备合成的主要方法和DNA高分子嵌段共聚物自组装的基本原理以及其自组装结构的主要应用价值。之后详细地介绍原子转移自由基聚合体系，包括聚合条件、聚合机理、聚合反应所适用的单体、引发剂、催化剂、溶剂以及聚合反应的应用领域。其次，本章还介绍了核苷及核苷类似物的基本知识，详细地总结了5-取代嘧啶核苷类似物的研究进展。 本论文的第二章介绍了一种基于原子转移自由基聚合方法合成DNA高分子嵌段共聚物的方法。首先，我们设计和合成了一系列末端带有羟基的两亲性嵌段共聚物。其中末端羟基是由引发剂异溴丁酸羟乙酯引入的。其次，我们利用末端带有的羟基与磷酰氯的反应将磷酰胺引入到嵌段共聚物中。羟基与磷酰氯反应失去一分子盐酸从而将磷酰胺引入到嵌段共聚物中。之后，将要利用引入的磷酰胺将DNA链与嵌段共聚物结合在一起（由DNA合成定制公司完成）。 本论文的第三章介绍了一种5-取代嘧啶核苷类似物的合成及其引入DNA的研究体系，该研究体系中我们设计合成一种5位被取代含有2-溴异丁酰基的尿嘧啶脱氧核苷类似物，并利用DNA聚合酶对5位被修饰的脱氧核苷三磷酸化合物的容忍性成功将5-取代嘧啶核苷类似物引入到DNA链中。以5-碘-2-脱氧尿苷为原料，通过5步反应合成目标产物，并通过了1HNMR，13C NMR，31P NMR，元素分析和质谱等手段的表征确定化合物的结构。之后通过设计三种特殊的引物延伸实验证明该化合物能够被四种DNA聚合酶所识别，并通过凝胶电泳表征证明该化合物被引入到DNA链中。