天津大学仰大勇课题组发表DNA高分子水凝胶研究系统评述

来源：高分子科学前沿

近期，天津大学化工学院仰大勇教授课题组在高分子领域顶级综述期刊《Progress in Polymer Science》（IF=24.505）上发表了题为 “Polymeric DNA Hydrogel: Design, Synthesis and Applications” 的综述论文，从高分子材料的角度系统评述了DNA水凝胶的研究进展。主要作者包括天津大学化工学院李凤副教授和硕士生唐建普、耿金慧；合作者包括康奈尔大学罗丹教授，为本文提供重要指导和建议。

DNA是生命系统的核心遗传物质，引导生物发育和生命机能运作。从材料化学角度，DNA是一种天然的生物高分子，具有合成高分子无法比拟的特点。例如：碱基互补配对特性使DNA具有精准、高效的自组装能力；DNA序列多样可调，结构精准可控，具有丰富的刺激响应性；自然进化赋予生物体丰富多样的生物酶，可在分子水平对DNA进行精准操作；DNA具有良好的生物相容性和生物可降解性。因此，近年来科学家将DNA作为构筑基元合成多种DNA功能高分子材料。其中，DNA水凝胶是一类重要的DNA材料，是以DNA为结构基元构筑的三维高分子网络，近年来蓬勃发展。DNA水凝胶既利用了水凝胶的骨架结构, 也保留了DNA的生物功能, 实现了水凝胶材料结构与功能的完美融合，在生物传感器、药物递送、细胞培养、蛋白质合成、智能器件、环境保护等领域表现出广泛的应用前景。

作者结合自身的研究工作，从DNA的分子结构特点出发，对DNA水凝胶的设计原则、制备方法、功能调控和应用发展等方面做了全面地介绍和评述，对DNA水凝胶发展中的标志性工作做了全面梳理，探讨了在不同的应用场景中DNA水凝胶的优势和不足，对DNA水凝胶领域存在的挑战、潜在的解决方案和未来发展方向做了深入讨论。DNA高分子材料的发展仍然方兴未艾，基于DNA分子本身的特点，一方面在精准化学和精准合成方面施展拳脚，另一方面，更多具有出人意料的结构或功能的新材料可望不断被合成出来，更多激动人心的应用也亟待开发。本综述文章期望推动更多高分子专家和材料学家认识、认可并介入这一领域，共同努力推动DNA高分子材料的发展。

图1. DNA高分子水凝胶是新兴的生物功能材料，在生物医学等领域应用广泛。

图2. DNA高分子水凝胶发展方兴未艾、未来可期。

仰大勇教授简介

仰大勇博士，天津大学化工学院教授、博导、院长助理。现任天津大学校学术委员会委员和中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员。入选国家级人才计划，获国家自然科学基金委“优秀青年”项目资助。课题组研究以生物大分子DNA为主线，包括生物功能高分子、肿瘤诊断治疗和合成生物学。

原文链接：

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