近期，天津大學化工學院仰大勇教授課題組在高分子領域頂級綜述期刊《Progress in Polymer Science》（IF=24.505）上發(fā)表了題為 “Polymeric DNA Hydrogel: Design, Synthesis and Applications” 的綜述論文，從高分子材料的角度系統(tǒng)評述了DNA水凝膠的研究進展。主要作者包括天津大學化工學院李鳳副教授和碩士生唐建普、耿金慧；合作者包括康奈爾大學羅丹教授，為本文提供重要指導和建議。
DNA是生命系統(tǒng)的核心遺傳物質，引導生物發(fā)育和生命機能運作。從材料化學角度，DNA是一種天然的生物高分子，具有合成高分子無法比擬的特點。例如：堿基互補配對特性使DNA具有精準、高效的自組裝能力；DNA序列多樣可調，結構精準可控，具有豐富的刺激響應性；自然進化賦予生物體豐富多樣的生物酶，可在分子水平對DNA進行精準操作；DNA具有良好的生物相容性和生物可降解性。因此，近年來科學家將DNA作為構筑基元合成多種DNA功能高分子材料。其中，DNA水凝膠是一類重要的DNA材料，是以DNA為結構基元構筑的三維高分子網(wǎng)絡，近年來蓬勃發(fā)展。DNA水凝膠既利用了水凝膠的骨架結構, 也保留了DNA的生物功能, 實現(xiàn)了水凝膠材料結構與功能的完美融合，在生物傳感器、藥物遞送、細胞培養(yǎng)、蛋白質合成、智能器件、環(huán)境保護等領域表現(xiàn)出廣泛的應用前景。
作者結合自身的研究工作，從DNA的分子結構特點出發(fā)，對DNA水凝膠的設計原則、制備方法、功能調控和應用發(fā)展等方面做了全面地介紹和評述，對DNA水凝膠發(fā)展中的標志性工作做了全面梳理，探討了在不同的應用場景中DNA水凝膠的優(yōu)勢和不足，對DNA水凝膠領域存在的挑戰(zhàn)、潛在的解決方案和未來發(fā)展方向做了深入討論。DNA高分子材料的發(fā)展仍然方興未艾，基于DNA分子本身的特點，一方面在精準化學和精準合成方面施展拳腳，另一方面，更多具有出人意料的結構或功能的新材料可望不斷被合成出來，更多激動人心的應用也亟待開發(fā)。本綜述文章期望推動更多高分子專家和材料學家認識、認可并介入這一領域，共同努力推動DNA高分子材料的發(fā)展。
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