上海應物所DNA智能水凝膠研究獲進展

　　近日，中國科學院上海應用物理研究所物理生物學研究室的研究人員在界面DNA智能水凝膠的設計、制備及圖案化研究方面取得進展，相關工作在線發表于《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2171）。

　　DNA水凝膠是一種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作為原料，進行三維交聯形成空間網絡而成。由于DNA本身為生物大分子，形成水凝膠后將具有很好的生物相容性。而DNA所具有的智能響應性將使其有別于普通化學水凝膠，實現水凝膠的“智能化”，有可能在下一代藥物載體、組織工程、智能器件等方面起到重要作用。

　　通常的DNA水凝膠制備采用“均相聚合”思路，難以充分體現DNA分子的可編程性。博士研究生王建榜在研究員柳華杰、樊春海等指導下，提出一種定點定時“異相聚合”的新思路，使DNA三維凝膠網絡在可控有序過程中逐步形成，實現從源頭和內部控制凝膠化反應。他們發展了一種新型的“鉗式雜交鏈式反應(clamp HCR)”原理，實現HCR由一維線性向三維網絡交聯轉變。研究表明，在新方法中DNA凝膠化將起始于HCR反應引發劑的加入，并通過后續的級聯反應逐步形成網絡并加強。這與“均相聚合”中各種原料同時交聯是截然不同的。因而，在相同DNA用量條件下，使用新方法獲得的DNA水凝膠具有目前為止最高的結構強度。

　　這一新方法為構建復雜的凝膠圖案提供了全新解決方案，并從理念上改變了傳統上依賴模具制備特定形狀材料的思路。他們首先通過“打印”將凝膠化引發劑安裝在固體基底上，通過在界面預設的圖案誘導后續的凝膠化反應，形成所需的凝膠圖案。該工作為發展DNA智能材料提供了新的思路，并在檢測傳感、生化醫藥、催化等領域具有很好的應用前景，并有望結合3D打印技術，實現智能器件的構建。

　　上海應物所DNA智能水凝膠研究獲進展