康奈尔大教罗丹、王栋/上海交大仁济病院刘培峰《Angew》:DNA做为通用聚合物质料

通用质料是一种可广泛应用的质料，通过调治其衍生或复合质料的构成、布局和功效，可以或许制成种种情势的质料，好比凝胶和塑料等。凝胶是一类固体质料，由分子交联的三维 (3D) 网络和疏散稀释液构成。可以利用流体，包罗水、有机溶剂和氛围来充实稀释交联的分子网络分别形成水凝胶、有机凝胶和睦凝胶。分子网络可以由小分子、聚合物、或它们的混淆物组成。塑料是一种以煤油产物为重要身分的复合聚合物。凝胶和塑料可柔可刚，它们的物理和化学性能也可调可控。是以，凝胶塑料等通用质料在平常生存等各个方面有着极其遍及的应用。

基于生物聚合物的凝胶受到了遍及的存眷，此中脱氧核糖核酸 (DNA) 是一种存在险些全部生物体的生物聚合物。现在已被用于制造大标准的凝胶乃至塑料。固然DNA是一种众所周知的可以存储生物遗传信息的遗传质料，但因为其具有准确的布局可编程性和精致的功效可控性， DNA 被开辟成通用质料，也便是可以把DNA看成一般质料的构建模块，为实际天下的应用构建差别的，基于DNA的通用质料。

克日，康奈尔大学罗丹传授、王栋研究员和上海交通大学医学院隶属仁济病院上海市肿瘤研究所刘培峰传授对DNA做为通用质料颁发综述，商议了DNA网络构建计谋的最新希望，和DNA凝胶的构建计谋和应用。DNA做为抱负的质料构建模块，不但可以制造出一般的凝胶塑料等质料，并且因为DNA的特别性子和功效，可以制造出现在别的质料所不具备的特性，包罗可编程性、生物相容性、相应性、多功效性以及可降解性。

纯 DNA 凝胶和混淆 DNA 凝胶已经被开辟为通用质料。为此起首必要构建3D DNA网络骨架。构建是通过DNA链的核苷酸互补、毗连、聚合和交联，以非共价或共价要领实现。同时，带负电荷的DNA也可以与其他带电对应物举行物理交联以制造其他范例的混淆质料。当用非DNA模块单位做为骨架时，包罗单体、聚合物、生物大分子和纳米粒子，DNA可以化学毗连到这些模块单位上，然后通过碱基特异性氢键作用以形成基于DNA的杂化骨架。

别的，DNA分子具有很多长处，包罗精良的生物相容性、易于得到、可呆板主动合成、可编程设计和可调治布局等。是以DNA水凝胶具有多种特性和功效的，是种种范畴应用的抱负质料。DNA作为通用质料具有遍及的生物医学和非生物医学应用。其生物医学应用包罗药物控释、生物传感、细胞工程等；非生物医学应用包罗图案构建，纳米制造、软体呆板人等。依附DNA特有的准确的分子辨认、自组装和相应本领，大量 DNA质料将被开辟成具有种种特性的质料以供广泛利用。

最终，综述指出，DNA质料的进一步开辟将有两个极有前程的进展偏向：准确的DNA序列设计和大范围的生物质DNA的转换。同时，综述还论述了大概会碰到的拦阻该范畴向前进展的题目并提出可行办理方案，包罗怎样餍足对大量DNA序列的需求和转化以及怎样大范围生产每天高达数百公吨生物质DNA。

文章的第一作者是美国康奈尔大学研究员王栋博士；文章配合通讯作者是上海交通大学医学院隶属仁济病院上海市肿瘤研究所刘培峰传授和康奈尔大学罗丹传授。

论文信息：

Putting DNA to Work as Generic Polymeric Materials, Angewandte Chemie International Edition DOI:10.1002/anie.202110666

泉源：高分子科学前沿

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