天津大學仰大勇課題組發表DNA高分子水凝膠研究系統評述

近期,天津大學化工學院仰大勇教授課題組在高分子領域頂級綜述期刊《Progress in Polymer Science》(IF=24.505)上發表瞭題為 “Polymeric DNA Hydrogel: Design, Synthesis and Applications” 的綜述論文,從高分子材料的角度系統評述瞭DNA水凝膠的研究進展。主要作者包括天津大學化工學院李鳳副教授和碩士生唐建普耿金慧;合作者包括康奈爾大學羅丹教授,為本文提供重要指導和建議。

DNA是生命系統的核心遺傳物質,引導生物發育和生命機能運作。從材料化學角度,DNA是一種天然的生物高分子,具有合成高分子無法比擬的特點。例如:堿基互補配對特性使DNA具有精準、高效的自組裝能力;DNA序列多樣可調,結構精準可控,具有豐富的刺激響應性;自然進化賦予生物體豐富多樣的生物酶,可在分子水平對DNA進行精準操作;DNA具有良好的生物相容性和生物可降解性。因此,近年來科學傢將DNA作為構築基元合成多種DNA功能高分子材料。其中,DNA水凝膠是一類重要的DNA材料,是以DNA為結構基元構築的三維高分子網絡,近年來蓬勃發展。DNA水凝膠既利用瞭水凝膠的骨架結構, 也保留瞭DNA的生物功能, 實現瞭水凝膠材料結構與功能的完美融合,在生物傳感器、藥物遞送、細胞培養、蛋白質合成、智能器件、環境保護等領域表現出廣泛的應用前景。

作者結合自身的研究工作,從DNA的分子結構特點出發,對DNA水凝膠的設計原則、制備方法、功能調控和應用發展等方面做瞭全面地介紹和評述,對DNA水凝膠發展中的標志性工作做瞭全面梳理,探討瞭在不同的應用場景中DNA水凝膠的優勢和不足,對DNA水凝膠領域存在的挑戰、潛在的解決方案和未來發展方向做瞭深入討論。DNA高分子材料的發展仍然方興未艾,基於DNA分子本身的特點,一方面在精準化學和精準合成方面施展拳腳,另一方面,更多具有出人意料的結構或功能的新材料可望不斷被合成出來,更多激動人心的應用也亟待開發。本綜述文章期望推動更多高分子專傢和材料學傢認識、認可並介入這一領域,共同努力推動DNA高分子材料的發展。

天津大學仰大勇課題組發表DNA高分子水凝膠研究系統評述
圖1. DNA高分子水凝膠是新興的生物功能材料,在生物醫學等領域應用廣泛。

 

天津大學仰大勇課題組發表DNA高分子水凝膠研究系統評述
圖2. DNA高分子水凝膠發展方興未艾、未來可期。

 

原文鏈接:

https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2019.101163

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