华东理工田禾院士团队与耶路撒冷希伯来大学Itamar Willner院士团队在DNA形状记忆/自愈合水凝胶领域研究取得重要进展

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近日，华东理工大学费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心田禾院士团队与以色列耶路撒冷希伯来大学Itamar Willner院士团队在DNA形状记忆/自愈合水凝胶领域研究中取得重要进展，相关成果以“Multi-triggered Supramolecular DNA/Bipyridinium Dithienylethene Hydrogels Driven by Light, Redox, and Chemical Stimuli for Shape-Memory and Self-Healing Applications”为题，发表在国际顶级学术期刊Journal of the American Chemical Society上。

在生物医药、组织工程、感应器等诸多领域均有应用的水凝胶与DNA纳米科技的结合一直是两团队合作研究的重点。团队在此次合作研究中首次尝试引入二噻吩乙烯类光控开关，以光作为一个非侵入性、无污染的响应信号，调控DNA功能水凝胶的物理化学性能。该研究以羟甲基纤维素（CMC）构建水凝胶骨架，在CMC上修饰电子供体多巴胺与可进行自杂交的G四链体。与以往同时在聚合物上修饰电子受体的思路不同，此次研究大胆采用了将二噻吩乙烯作为游离的单体加入，利用二噻吩乙烯与多巴胺的供体-受体作用作为水凝胶交联网络的“第一桥梁”，G四链体的杂交作为“第二桥梁”。通过二噻吩乙烯桥梁与核酸桥梁的共同作用，合成了解离与成胶可逆调控的多响应水凝胶（光、氧化还原、离子）。

本研究也对该多响应水凝胶在形状记忆与自愈合功能，以及在可控自愈合功能领域的性能与应用进行了探索。作为一种智能材料，在某种特定的刺激下，形状记忆聚合物可以做到从一种形状到另一种形状的转换。在相反的刺激下，聚合物又会恢复到原来的形状，好像存在着“记忆”一样。有着两种不同桥连方式的DNA水凝胶同样也可以是出色的记忆材料。由其中一种桥连方式作为记忆，调控另一种桥连，DNA水凝胶也可以实现两种形状直接可逆可控转换。本研究首次实现了以二噻吩乙烯作为非共价型可控桥连的多响应DNA水凝胶的形状记忆调控。

该研究由田禾院士与Willner院士悉心指导，在双方课题组合作研究下完成。博士研究生李自远为本文的第一作者，团队青年教师张隽佶副教授为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金重点国际（地区）合作研究项目“光电功能分子设计及其表界面特性研究”、上海科技重大专项以及上海科技国际合作项目的支持。

论文链接：

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

来源：华东理工大学

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