《AM》北海道大学李响: 星形高分子DNA 凝胶表现出高度可预测和可调的机械响应

2022-01-17 12:18:27 高分子材料科学
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对于需要依赖时间的机械响应的应用,动态交联凝胶是一种有吸引力的材料。DNA 双链体是构建此类凝胶的理想交联剂,因为它们具有出色的序列寻址能力和键能的灵活可调性。然而,尽管 DNA 具有很高的潜力,但大多数 DNA 凝胶的机械响应是复杂且不可预测的。最近,科研人员 通过使用一对带有预模拟 DNA 序列的星形聚合物-DNA 前体来展示一种具有高度均质凝胶网络和可良好预测的机械行为的 DNA 凝胶,从而显示出两种状态的转变。 DNA 凝胶的熔解曲线分析揭示了 DNA 交联剂的热力学势与 DNA 计算器的预模拟值之间的良好对应关系。应力松弛测试和解离动力学测量表明,DNA 凝胶的宏观松弛时间大约等于 DNA 交联剂的寿命,超过 0.1-2,000 秒的四个数量级。此外,一系列耐久性测试发现 DNA 凝胶在反复施加温度和机械刺激后具有无滞后性和自愈性。这些结果证明了星型聚合物-DNA前体在构建具有可预测和可调节粘弹性特性的凝胶方面的巨大潜力,适用于应力响应细胞外基质、可注射固体和软机器人等应用。

图 1. 星形聚合物-DNA 凝胶示意图。

图 2. DNA 水凝胶的溶胶-凝胶转变。

图 4. 凝胶应力松弛和 DNA 双链解离之间的关系。

相关论文以题为 Star-Polymer-DNA Gels Showing Highly Predictable and Tunable Mechanical Responses 发表在 《Advanced Materials》 上。 通讯作者是北海道大学 李响准教授 。

参考文献:

doi.org/10.1002/adma.202108818

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