[发明专利]一种溶剂驱动体积变化的DNA-多糖杂化水凝胶及制备方法

说明书

本发明公开了一种溶剂驱动体积变化的DNA‑多糖杂化水凝胶及制备方法，制备方法为将DNA水溶液和多巴胺或类似物接枝的多糖衍生物水溶液混合，在室温下静置，得到溶剂驱动体积变化的DNA‑多糖杂化水凝胶。本发明绿色环保，操作简便，成本较低，具体积响应特性。本发明制备的水凝胶，因疏水相互作用的存在，赋予其溶剂触发的体积变化特性，根据不同的溶剂极性值，溶剂驱动体积变化的DNA‑多糖杂化水凝胶可以实现不同程度的膨胀或收缩，其膨胀和收缩与引入的溶剂体系极性参数密切相关，具有溶剂触发的体积变化响应特性。配合DNase I的使用，使药物释放速率明显提高，实现对药物的可控缓慢释放。

技术领域

本发明属于DNA水凝胶领域，具体涉及一种DNA-多糖杂化水凝胶及制备方法。

背景技术

水凝胶是一种由物理或化学交联的亲水高分子聚合物网络及大量水构成的高分子材料，其三维网状结构与生物组织相似，被广泛的应用于生物医学领域。随着DNA纳米技术的创立与发展，DNA作为一种材料分子，以其基于碱基互补配对的分子设计原则和可编程性，能够实现对材料纳米尺寸的精确调控与制备，兼具良好的生物相容性，水凝胶骨架功能和DNA的生物遗传特性，使得DNA水凝胶成为近期研究的热点，在生物医学，细胞治疗，柔性电子和无细胞蛋白生产等领域具有重要的应用前景。DNA水凝胶可分为纯DNA水凝胶和杂化DNA水凝胶，纯DNA水凝胶其成胶组分仅含有DNA；杂化DNA水凝胶则是由DNA与其他物质相互作用而成。DNA水凝胶的合成方法可分为化学法和物理法。化学法主要是通过化学键的形成得到DNA水凝胶，物理法是通过非化学键作用形成DNA水凝胶。

由于DNA分子本身较高的成本问题，使得纯DNA水凝胶的合成及实际应用受到了一定的限制，加之一些DNA水凝胶的合成会用到酶，增加了材料成本和局限性，使用温度等条件被严格限制，不利于实现DNA材料的宏量生产及实际化应用。

杂化DNA水凝胶赋予DNA水凝胶更多的功能与特性，在一定程度上缓解了材料的成本问题，但引入的杂化成分如无机纳米颗粒或金属离子往往生物相容性较低，限制DNA水凝胶在生物医学领域的实际推广。此外，杂化DNA水凝胶的成键作用力多为氢键或共价键，难以驱动水凝胶发生体积膨胀变化或致动行为，大大限制了杂化DNA水凝胶在柔性可穿戴电子等领域的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的DNA水凝胶制备成本过高，体积膨胀率低，致动性差的问题，提供一种赋予DNA水凝胶新的溶剂触发的体积响应特性的溶剂驱动体积变化的DNA-多糖杂化水凝胶。

本发明的第二个目的是提供一种制备工艺简单，绿色环保的溶剂驱动体积变化的DNA-多糖杂化水凝胶的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种溶剂驱动体积变化的DNA-多糖杂化水凝胶的制备方法，是将DNA水溶液和多巴胺或类似物接枝的多糖衍生物水溶液混合，在室温下静置，得到溶剂驱动体积变化的DNA-多糖杂化水凝胶。

所述DNA水溶液的质量浓度大于1％，多巴胺或类似物接枝的多糖衍生物水溶液的质量浓度大于1％，所述DNA水溶液与多巴胺或类似物接枝的多糖衍生物水溶液的体积比为(1～100):(1～100)。

优选地，室温下静置的时间为1～14天。

DNA为天然DNA或人工合成DNA，所述天然DNA的一条链的碱基数在2000-50000范围；所述人工合成DNA的一条链的碱基数在2000-50000范围。

多巴胺或类似物接枝的多糖衍生物是多巴胺或类似物与多糖衍生物通过共价结合的方式制备而得，且多巴胺或类似物的接枝率大于5％。

优选地，多巴胺类似物为内啡肽，单宁酸，没食子酸，表没食子儿茶素没食子酸酯，茶多酚，邻苯三酚或3，4，5-三羟基苯丙氨酸。