智能DNA微凝胶器件的构建及其在生化传感与载药释放中的应用研究

At present, it is an important trend to develop biochemical sensing and drug delivery devices toward intelligentization and miniaturization. Construction of intelligent microgel devices at the size scale from nanometer to micrometer is of great academic value, and has great potential in the applications of biochemical sensing and drug delivery. The applicant tries to develop novel and intelligent DNA microgel devices based on the marriage of multi-functional DNA blocks and stimuli-responsive microgels. Taking advantages of the versatile functions of DNA blocks, such as molecular recognition, catalysis and regulations, and as well as the porous networks of microgels as stimuli-responsive carriers for signal and drug molecules, the proposed smart microgel devices are expected to have great potential in the applications of biochemical sensing and drug delivery.

生化传感和药物释放相关器件的智能化和微型化是目前器件发展的主要趋势之一。构建纳米至微米尺度的智能微凝胶器件既有重要的学术研究价值，也在生化传感和载药释放等领域有重要的应用价值。申请人在前期工作基础上，提出通过结合多功能的DNA构造单元和刺激响应微凝胶本体发展出新型的智能DNA微凝胶器件。该微凝胶器件既可结合功能DNA结构的分子识别和催化调控等功能，又可结合刺激响应微凝胶的多孔网络结构能作为信号分子和药物等不同类型功能物质释放载体的优势，从而实现生化传感和药物可控释放等多方面的用途。

生化传感和药物释放器件的智能化和微型化是当前相关领域发展的重要趋势，本项目旨在通过结合多功能的DNA构造单元和刺激响应型微凝胶发展新型的智能DNA微凝胶器件。该器件兼具响应性DNA结构的分子识别、催化调控等功能以及凝胶多孔网络结构的可作为信号分子和药物等不同类型功能物质释放载体等优势，有望在生化传感和药物可控释放等多个方面的应用中发挥重要作用。在本项目的支持下，项目团队从DNA水凝胶的本体材料设计及功能调控研究出发，进而探索了多类型DNA微凝胶/功能纳米结构复合器件的构建，并最终实现一系列相关DNA微凝胶传感体系与药物释放体系的成功构建与应用。在项目支持下，共计发表学术论文15篇，包括SCI收录期刊论文14篇和中文核心期刊论文1篇，其中多篇论文发表在相关领域的国际顶级和高水平学术期刊上，2项成果获批国家发明专利。这些在项目支持下所取得的创新研究成果成功为DNA水凝胶传感研究领域中困扰已久的响应速度慢、成本高等多个关键科学问题和应用难题提供了新的解决方案，所发展的一系列新型DNA微凝胶生物传感体系以及DNA水凝胶智能药物释放治疗体系有望在不同类型的重要生物目标检测以及疾病诊疗等应用中发挥作用。