羅丹：DNA水凝膠—橋聯納米技術和生物技術

DNA具有許多優異的性能，包括其生物學功能，生物相容性，分子識別能力和納米級可控性。利用這些獨特的屬性，已經創建了各種DNA材料，其具有源自生物學功能和DNA分子結構特徵的性質。與此同時，分子生物學為DNA的合成，操作和修飾提供了大量的酶。通過與特定的酶相互作用，DNA作為底物生成各種不同形式的DNA材料，如水凝膠。DNA水凝膠由於其大規模和廣泛的實際應用而引起了越來越多的重視。就結構而言，DNA凝膠可以分為兩類：化學凝膠和物理凝膠。化學凝膠主要通過共價化學鍵的交聯而形成。

文中介紹了2006年美國康奈爾大學羅丹教授的團隊首次使用DNA作為構建模塊，通過酶促反應製備全DNA化學水凝膠。首先利用多條部分互補的單鏈DNA自組裝形成X型、Y型或者是T型的分支DNA基序（簡稱為X-DNA，T-DNA和Y-DNA）。如圖1所示，形成X型後，在每個臂的末端都有一段短的迴文序列（如粘性末端）能夠連接兩個基序。然後通過粘性末端雜交，就能形成3D的網狀結構，再加入T4連接酶，將DNA的介面封上，形成共價連接的雙鏈DNA。這一交聯方式的最大優點就是能夠在生理條件下進行，將蛋白質，藥物以及活細胞原位封裝在DNA水凝膠內，用於受控藥物遞送，組織工程和3D細胞培養。

圖1. 化學DNA水凝膠合成方法

點評：

1. 介紹了使用DNA作為構建模塊，通過酶促反應製備全DNA化學水凝膠的方法。這一方法能夠在生理條件下進行，將蛋白質，藥物以及活細胞原位封裝在水凝膠內，應用於受控藥物遞送，組織工程和3D細胞培養；

2. 與物理凝膠的形成方式相比，製備化學凝膠耗時較長，同時易引入外界物質，不易除去，對體系的穩定性有一定影響；

3. 在成本方面，該方法比修飾有功能核酸的聚合物交聯形成的水凝膠投入更大，有待進一步改進；

4. 該研究對我們有所啟發，能夠在DNA鏈上進行修飾，製成功能性水凝膠。

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Yang D,Hartman M R, Derrien T L, et al. DNA Materials: Bridging Nanotechnology andBiotechnology[J]. Acc Chem Res, 2014, 47(6):1902-1911.

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