天津大学仰大勇教授课题组专论：“基因式”创制DNA功能材料

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发展新的材料化学系统是功能导向材料体系的分子基础，随着当前社会经济的发展和材料需求的日益提高，人们对材料化学及材料的构筑提出了更高的需求，如何实现以功能为导向的材料设计、合成和过程的“精准”控制是材料化学领域发展的一项重大挑战，也是高分子学科亟待解决的重大科学问题。基于此，天津大学仰大勇教授提出了“基因式”精准创制的概念，期望高分子能像“基因”一样精准控制单体的有序合成、分子结构的组装，并完成信息传递和功能定制，这是实现高分子材料精准创制的有效策略。

DNA分子作为生命核心遗传物质，自带生命基因属性，是可精准编码遗传信息的生物活性大分子，具有精准可调的合成单元和精确可控的分子结构，同时能将存储在单体中的序列信息精准传递给下游分子，行使特定的功能并发挥生物学功能，表现出功能与结构的精准依赖和调控关系，为“功能-结构”导向的“基因式”精准材料创制提供了分子基础。结合近期的研究进展，天津大学仰大勇课题组评述了DNA功能材料的“基因式”创制(图1)，以树枝状DNA和DNA水凝胶这两种重要的DNA功能材料为例，讨论了DNA功能性材料的构建策略、分子组装原理和功能调控机制；总结了DNA材料“结构-功能-应用”贯通式研究的典型案例，主要集中于蛋白质生产、3D细胞培养、细胞界面工程和疾病治疗等生物医学领域；最后展望了DNA材料作为一种高分子材料“基因式”创制的典型范式，有望不断促进精准化材料化学的发展。

图1 “基因式”创制DNA功能材料

上述工作以专论形式即将在《高分子学报》2021年印刷出版，天津大学化工学院博士研究生董宇航和韩金鹏博士为共同第一作者，仰大勇教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金(基金号21621004，21575101和21622404)资助。

原文链接：

https://dx.doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2021.21130

来源：高分子学报

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