[发明专利]一种DNA水凝胶及制备方法

说明书

本发明公开了一种新型的DNA水凝胶及制备方法，制备方法为：(1)以质粒DNA作为模板，在甲基丙烯酰胺基修饰的引物链的作用下，通过PCR技术得到甲基丙烯酰胺基长链DNA；(2)甲基丙烯酰胺基长链DNA在引发剂和催化剂的作用下通过自由基聚合得到DNA水凝胶。本发明制备的DNA水凝胶以酰胺键作为交联点，成胶方式简单，并通过PCR技术得到长链DNA分子，降低DNA水凝胶的合成成本，对DNA水凝胶体系的构建具有指导作用，能用于无细胞蛋白合成、医用敷料、免疫治疗及药物缓释等领域。

技术领域

本发明涉及一种新型DNA水凝胶及制备方法。

背景技术

脱氧核糖核酸(DNA)作为编码、存储和传递遗传信息的生物大分子，是生命系统的核心分子之一^[1]。1982年，Seeman^[2]首次利用DNA的碱基互补特性设计并合成了十字架形结构，实现了纳米尺度静态结构的设计与精确组装，开启了DNA纳米技术的大门。从材料和化学的角度看，DNA序列可以根据设计要求进行任意的排列组合，且存在一系列成熟的分子生物学方法为DNA的分子操作提供丰富的工具，比如聚合酶链式反应(PCR)，另外还有很多对DNA进行化学修饰的方法，在此基础上DNA具有可设计性、多样性和多功能性^[3-4]。近年来，DNA作为生物医学应用的新材料，受到广泛研究。其中，最具有吸引力的生物医学应用之一是DNA水凝胶。水凝胶本身是一种由物理或化学交联的具有三维网络立体结构的亲水性高分子聚合物，其三维网状结构与生物组织相似，且因其含水量高、载药空间大，被广泛的应用于生物医学及药物递送等领域。DNA水凝胶拥有DNA分子和水凝胶的双重特性，实现了水凝胶骨架功能与DNA生物功能的融合统一^[5]。按照水凝胶的交联方法进行分类，DNA水凝胶可以分为化学水凝胶和物理水凝胶两类。化学水凝胶就是以化学键作为交联点形成的水凝胶，包括DNA连接酶作用下磷酸二酯键的形成以及化学基团的修饰。物理水凝胶是通过DNA分子间的非共价作用形成的三维网络结构，非共价键作用包括以氢键为主的DNA碱基间的互补配对作用和DNA分子链间的缠绕作用。按照水凝胶的组成成分进行分类，DNA水凝胶可分为纯DNA水凝胶和DNA杂化水凝胶两类。纯DNA水凝胶可以通过酶连接^[6]、酶聚合^[7]、分子间i-motif结构^[8]、以及DNA杂交^[9]的方法制备。DNA杂化水凝胶通过引入某些功能成分后提供了额外的分子识别能力，可赋予DNA水凝胶更多特殊的性能^[10-11]

DNA水凝胶作为一种形状可控、响应灵敏、生物相容性好、可降解的生物材料越来越受到人们的关注。然而，目前DNA水凝胶研究领域仍然存在着亟待解决的问题，比如一些杂化的DNA水凝胶的生物相容性及生物可降解性还有待改善，DNA水凝胶的合成成本高，从基础研究到应用的转化等。

参考文献

[1].Watson,J.D.；Crick,F.H.,Molecular structure of nucleic acids；astructure for deoxyribose nucleic acid.Nature 1953,171(4356),737-738.

[2].Seeman,N.C.,Nucleic acid junctions and lattices.Journal ofTheoretical Biology 1982,99(2),237-247.

[3].Luo,D.,The road from biology to materials.Materials Today 2003,6(11),38-43.