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  近日，華東理工大學(xué)費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心田禾院士團(tuán)隊(duì)與以色列耶路撒冷希伯來大學(xué)Itamar Willner院士團(tuán)隊(duì)在DNA形狀記憶/自愈合水凝膠領(lǐng)域研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Multi-triggered Supramolecular DNA/Bipyridinium Dithienylethene Hydrogels Driven by Light, Redox, and Chemical Stimuli for Shape-Memory and Self-Healing Applications”為題，發(fā)表在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Journal of the American Chemical Society上。

  在生物醫(yī)藥、組織工程、感應(yīng)器等諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用的水凝膠與DNA納米科技的結(jié)合一直是兩團(tuán)隊(duì)合作研究的重點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)在此次合作研究中首次嘗試引入二噻吩乙烯類光控開關(guān)，以光作為一個(gè)非侵入性、無污染的響應(yīng)信號(hào)，調(diào)控DNA功能水凝膠的物理化學(xué)性能。該研究以羥甲基纖維素（CMC）構(gòu)建水凝膠骨架，在CMC上修飾電子供體多巴胺與可進(jìn)行自雜交的G四鏈體。與以往同時(shí)在聚合物上修飾電子受體的思路不同，此次研究大膽采用了將二噻吩乙烯作為游離的單體加入，利用二噻吩乙烯與多巴胺的供體-受體作用作為水凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的“第一橋梁”，G四鏈體的雜交作為“第二橋梁”。通過二噻吩乙烯橋梁與核酸橋梁的共同作用，合成了解離與成膠可逆調(diào)控的多響應(yīng)水凝膠（光、氧化還原、離子）。

  本研究也對(duì)該多響應(yīng)水凝膠在形狀記憶與自愈合功能，以及在可控自愈合功能領(lǐng)域的性能與應(yīng)用進(jìn)行了探索。作為一種智能材料，在某種特定的刺激下，形狀記憶聚合物可以做到從一種形狀到另一種形狀的轉(zhuǎn)換。在相反的刺激下，聚合物又會(huì)恢復(fù)到原來的形狀，好像存在著“記憶”一樣。有著兩種不同橋連方式的DNA水凝膠同樣也可以是出色的記憶材料。由其中一種橋連方式作為記憶，調(diào)控另一種橋連，DNA水凝膠也可以實(shí)現(xiàn)兩種形狀直接可逆可控轉(zhuǎn)換。本研究首次實(shí)現(xiàn)了以二噻吩乙烯作為非共價(jià)型可控橋連的多響應(yīng)DNA水凝膠的形狀記憶調(diào)控。

  該研究由田禾院士與Willner院士悉心指導(dǎo)，在雙方課題組合作研究下完成。博士研究生李自遠(yuǎn)為本文的第一作者，團(tuán)隊(duì)青年教師張雋佶副教授為通訊作者。該研究受到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)國際（地區(qū)）合作研究項(xiàng)目“光電功能分子設(shè)計(jì)及其表界面特性研究”、上�？萍贾卮髮ｍ�(xiàng)以及上�？萍紘H合作項(xiàng)目的支持。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b10481