近期,天津大學(xué)化工學(xué)院仰大勇教授在頂級(jí)化學(xué)材料綜述期刊《Chemical Reviews》(IF= 52.758)上發(fā)表題為“DNA functional materials assembled from branched DNA: design, synthesis and applications”的綜述論文,系統(tǒng)評(píng)述了樹(shù)枝狀DNA組裝DNA功能材料的研究進(jìn)展。天津大學(xué)化工學(xué)院博士生董宇航和姚池副教授為共同第一作者。
DNA,即脫氧核糖核酸,是生命系統(tǒng)的核心遺傳物質(zhì)。近年來(lái),隨著DNA納米技術(shù)的深入發(fā)展,研究人員從高分子材料角度認(rèn)識(shí)和研究DNA。DNA由四種脫氧核苷酸單體按照一定順序排列而成,是一種獨(dú)特的生物大分子。不同于傳統(tǒng)的高分子,DNA單體的數(shù)量和排列順序可以按預(yù)期設(shè)計(jì)而精準(zhǔn)定制,是序列和結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)可控的大分子。并且,DNA功能材料可以保留DNA的生物學(xué)屬性。因此,DNA功能材料可架起生命、化學(xué)與高分子之間的橋梁。
圖1. 樹(shù)枝狀DNA功能材料廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
自然界存在的DNA分子多為線形和環(huán)形,這兩種DNA基元難以構(gòu)筑復(fù)雜多樣的DNA功能材料。樹(shù)枝狀DNA可以根據(jù)需求巧妙設(shè)計(jì)為各向同性或各向異性、對(duì)稱(chēng)性或非對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)。并且,樹(shù)枝狀DNA具有的多分支結(jié)構(gòu)可定制連接多種不同的功能元件。這些特性使得樹(shù)枝狀DNA作為一種靈活通用的構(gòu)筑基元,以可控的方式精準(zhǔn)構(gòu)建DNA功能材料,并廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。作者結(jié)合自身的研究工作,系統(tǒng)地介紹了樹(shù)枝狀DNA的設(shè)計(jì)原則、制備方法和應(yīng)用發(fā)展,梳理了DNA功能材料發(fā)展進(jìn)程中的代表性工作,總結(jié)了DNA功能材料的構(gòu)建方法,并探討了在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì),最后深入討論了DNA功能材料未來(lái)發(fā)展存在的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,特別展望了如何推動(dòng)實(shí)際應(yīng)用。期待各領(lǐng)域科學(xué)家通力合作,各施所長(zhǎng),設(shè)計(jì)合成更多結(jié)構(gòu)性能獨(dú)特的新材料,開(kāi)發(fā)更多激動(dòng)人心的新應(yīng)用,共同推進(jìn)DNA功能材料領(lǐng)域的發(fā)展。
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c00294
作者簡(jiǎn)介
仰大勇 博士,天津大學(xué)化工學(xué)院教授。課題組研究以生物大分子DNA為主線,包括生物功能高分子、腫瘤診斷治療和合成生物學(xué)。課題組主頁(yè):http://yanglab-dna.com/
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