上海应物所在DNA智能水凝胶研究方面取得进展

2017/03/07 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:

近日,中科院上海应用物理研究所物理生物学研究室的研究人员在界面DNA智能水凝胶的设计、制备及图案化研究方面取得进展,相关工作在线发表于Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2171。

DNA水凝胶是一种新型的生物大分子功能材料,通常由人工合成或天然提取的DNA作为原料,进行三维交联形成空间网络而成。由于DNA本身为生物大分子,形成水凝胶后将具有很好的生物相容性。而DNA所具有的智能响应性将使其有别于普通化学水凝胶,实现水凝胶的“智能化”,有可能在下一代药物载体、组织工程、智能器件等方面起到重要作用。

通常的DNA水凝胶制备采用“均相聚合”思路,难以充分体现DNA分子的可编程性。博士研究生王建榜在研究员柳华杰、樊春海等指导下,提出一种定点定时“异相聚合”的新思路,使DNA三维凝胶网络在可控有序过程中逐步形成,实现从源头和内部控制凝胶化反应。他们发展了一种新型的“钳式杂交链式反应(clamp HCR)”原理,实现HCR由一维线性向三维网络交联转变。研究表明,在新方法中DNA凝胶化将起始于HCR反应引发剂的加入,并通过后续的级联反应逐步形成网络并加强。这与“均相聚合”中各种原料同时交联是截然不同的。因而,在相同DNA用量条件下,使用新方法获得的DNA水凝胶具有目前为止最高的结构强度。

这一新方法为构建复杂的凝胶图案提供了全新解决方案,并从理念上改变了传统上依赖模具制备特定形状材料的思路。他们首先通过“打印”将凝胶化引发剂在固体基底上,通过在界面预设的图案诱导后续的凝胶化反应,形成所需的凝胶图案。该工作为发展DNA智能材料提供了新的思路,并在检测传感、生化医药、催化等领域具有很好的应用前景,并有望结合3D打印技术,实现智能器件的构建。(物理生物学研究室 供稿)

 

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