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樹枝狀DNA功能材料廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

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，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。

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。樹枝狀DNA可以根據(jù)需求巧妙設(shè)計為各向同性或各向異性、對稱性或非對稱性的結(jié)構(gòu)。并且，樹枝狀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)地介紹了樹枝狀DNA的設(shè)計原則、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)用場景中的特點優(yōu)勢，最后深入討論了DNA功能材料未來發(fā)展存在的挑戰(zhàn)和機遇，特別展望了如何推動實際應(yīng)用。期待各領(lǐng)域科學(xué)家通力合作，各施所長，設(shè)計合成更多結(jié)構(gòu)性能獨特的新材料，開發(fā)更多激動人心的新應(yīng)用，共同推進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

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：http://yanglab-dna.com/