费清阳1 徐瑞2 潘玙璠2 姜一凡2 桂松柏3 董原辰4,5 刘冬生1,6
1. 核酸创新技术与医疗研究中心 应用生物及化学科技学系 香港理工大学 香港 999077;
2. 稀土新材料教育部工程研究中心 清华大学化学系 北京 100084;
3. 首都医科大学北京天坛医院神经外科 北京 100071;
4. 中国科学院化学研究所 中国科学院胶体、界面与化学热力学重点实验室 北京 100190;
5. 中国科学院大学 北京 100149; 6. 香港理工大学深圳研究院 深圳 518057
Fei Qingyang1 Xu Rui2 Pan Yufan2 Jiang Yifan2 Gui Songbai3 Dong Yuancheng4,5 Liu Dongsheng1,6
1. Nucleic Acid Innovative Technology & Therapeutics Center, Department of Applied Biology and Chemical Technology, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China;
2. Engineering Research Center of Advanced Rare Earth Materials (Ministry of Education), Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3. Department of Neurosurgery, Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University, Beijing 100071, China;
4. CAS Key Laboratory of Colloid, Interface and Chemical Thermodynamics, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;
5. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
6. PolyU Shenzhen Research Institute, The Hong Kong Polytechnic University, Shenzhen 518057, China
摘要:
传统合成水凝胶受限于柔性高分子链的无规蜷曲与缠结,普遍存在微观网孔致密、生物大分子传输受阻等瓶颈。DNA超分子水凝胶凭借DNA双螺旋结构的链刚性、精确的可编程性及序列特异性相互作用,兼具优异的生物相容性、卓越的物质通透性与动态力学可调性,为突破传统生物材料的性能边界提供了可能。此文系统回顾了DNA水凝胶领域的研究进展,全面阐述了基于酶促反应、物理自组装及长链缠结的纯DNA水凝胶构筑方法,以及基于共价接枝与物理掺杂的杂化水凝胶制备策略;深入剖析了该材料独特的理化特性,重点阐释了刚性网络赋予的高通透性分子机制及超分子作用带来的剪切变稀与自愈合优势。在生物医学应用层面,文章详细论述了DNA水凝胶在构建仿生细胞外基质、功能性微血管网络及脊髓、软骨等复杂组织缺损修复中的应用;归纳了其作为免疫调节平台,在自佐剂疫苗递送、免疫检查点阻断及化疗-免疫联合治疗中重塑免疫微环境的独特作用。最后,针对该领域面临的成本控制、稳定性及环境适应性等挑战进行了讨论,并对其在临床转化及精准医疗中的发展前景进行了展望。