[发明专利]一种新型DNA水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型DNA水凝胶的制备方法，包括如下步骤：S1，将DNA单链自组装形成两种模块结构；S2，对两种模块结构分别进行琼脂糖凝胶电泳纯化和定量；S3，引发链触发两种模块结构发生杂交链反应，以形成三维网状的DNA纳米结构；S4，将三维网状的DNA纳米结构置于原子力显微镜下成像观察；S5，构建形成的三维网状的DNA纳米结构进行孵化，以形成固态的水凝胶。本发明为催化组装过程，是一种构建水凝胶的可控过程，反应过程首先利用引发链来触发两种模块结构之间的杂交，杂交链反应过程被触发后可以不断级联反应下去，最后形成三维网状结构的水凝胶，并且可以通过改变两种模块结构的浓度来控制水凝胶强度。

技术领域

本发明属于DNA纳米技术领域，具体涉及一种新型DNA水凝胶的制备方法。

背景技术

DNA不仅是遗传物质的承担者，而且在纳米技术领域，DNA还是构建纳米结构的“建筑材料”。这主要基于DNA严格遵循碱基互补配对原则，而且DNA分子的构象已经公之于世，所以人类可以根据预期目标设计并组装成一维、二维和三维DNA纳米结构。构建的纳米结构具有序列的可编程性和位点的可寻址性，例如DNA Tile结构和DNA Origami结构。DNA自组装也可以用来设计和构建DNA水凝胶。DNA水凝胶是DNA分子自组装形成的一种介于流体和固体之间的亲水材料，一般为宏观可见的水凝胶材料。DNA水凝胶是由许多序列互补的DNA链通过相互杂交形成的三维网络结构。和其他材料形成的水凝胶相比，DNA水凝胶具有许多优势，如生物相容性好、可生物降解、以及具备多种可设计的刺激响应单元等，因此DNA水凝胶的设计和制备成为近年来广泛关注的焦点。

按照水凝胶形成的机理，可以将DNA水凝胶分为化学凝胶和物理凝胶两类。物理作用形成的DNA水凝胶借助DNA链之间的缠绕作用，由非化学键作为交联点，如氢键、范德华力；化学作用下的DNA水凝胶主要指的是通过DNA链末端的氨基共价连接，或者利用DNA连接酶将磷酸二酯键共价连接形成的三维凝胶。化学凝胶制备时间长、不能自我愈合，且聚合酶聚合过程易掺杂其他物质，影响其在生物医学中的应用。

鉴于此，确有必要发明一种新型DNA水凝胶的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过程可控、制备方法简单的新型DNA水凝胶的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型DNA水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S1：将DNA单链自组装形成两种模块结构；

S2：对两种模块结构分别进行琼脂糖凝胶电泳纯化和定量；

S3：引发链触发两种模块结构发生杂交链反应，以形成三维网状的DNA纳米结构；

S4：将三维网状的DNA纳米结构置于原子力显微镜下成像观察；

S5：构建形成的三维网状的DNA纳米结构进行孵育，以形成固态的水凝胶。

作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S5中，具体方法为：将三维网状的DNA纳米结构在23～27℃下孵育25～35h。

作为本发明进一步改进的技术方案，两种模块结构分别由四条DNA单链自组装形成。

作为本发明进一步改进的技术方案，两种模块结构均基于发夹结构形成，且可在横向方向和竖直方向上进行杂交。

作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S4具体为：将三维网状的DNA纳米结构的溶液滴在云母片上，静置吸附后利用氮气吹干，置于原子力显微镜气相条件下观察。

作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S4中，取3～5μL三维网状的DNA纳米结构的溶液滴在云母片上。

作为本发明进一步改进的技术方案，在云母片上静置吸附3～5min后，利用氮气吹干。