[發明專利]一種具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110014033.1
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112791705B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 周麗;朱麗珊;馬戈;梁振達
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 崔紅麗

本發明公開一種具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠及其制備方法與應用。該方法將DNA溶液、碳納米管溶液和NaOH溶液混合均勻后，加入交聯劑和引發劑，渦旋以形成均勻的混合溶液；將油相加入混合溶液中，通過連續震蕩可獲得具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠。該水凝膠具有便宜、安全、制備工藝簡單、合成快速、容易操作且成本低的特點。選擇DNA作為交聯單元，引入碳納米管，通過連續震蕩制備具有多孔結構的水凝膠，提高了DNA水凝膠的機械性能和吸附能力；并具有穩定性強，生物相容性高等優點。采用連續震蕩的方式，可連續生產皮克林乳液，并作為多孔結構形成的模板，有效解決了皮克林乳液穩定性差的問題。

技術領域

本發明屬于DNA水凝膠技術領域，涉及一種具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠及其制備方法與應用。

背景技術

以DNA為主要成分的DNA水凝膠已經成為一種新型材料，具有優異的生物相容性和生物降解性，可用于多種應用，包括藥物輸送、多重診斷、蛋白質表達、場效應晶體管和污染物去除等等。目前，已經報道了很多不同的方法用于DNA水凝膠的合成，如：化學交聯、堿基配對、物理糾纏等等。然而，在環境應用(如痕量污染物清除)方面所需的快速傳質能力仍然未得到充分的研究，傳統的降低化學或物理交聯密度的方法，雖然能夠提高DNA水凝膠的滲透率，提高其吸附能力，但卻犧牲了一定的機械性能，導致DNA水凝膠結構不穩定。

研究表明，在材料中引入多孔結構能有效地增加材料的表面積、吸附能力和傳質速度。基于這些優越的特性，在DNA水凝膠的框架內創造開放空間，是增加其質量移動速率和目標吸附位點的理想方法。對于多孔材料的制造，最流行的方法之一是皮克林乳液模板合成，它使用兩親性固體顆粒而不是傳統的有害表面活性劑來穩定皮克林乳液模板。模板可以進一步去除，在基質中留下大量孔隙，形成清晰的多孔結構。但對于高度穩定的皮克林乳液，需要進行大量的工作來調節固體顆粒的潤濕性和分散性，比如對納米材料進行改性，生成合適的納米穩定劑，但這種方法增加了合成的復雜性和成本。

目前，并沒有比較快速、便捷的方法，用以形成穩定的皮克林乳液，從而合成具有多孔結構的DNA水凝膠材料。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠的制備方法。

本發明的另一目的在于通過上述制備方法得到的具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠。

本申請的再一目的在于提供上述具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠的應用。

具體而言，本發明在DNA水凝膠體系中，引入碳納米管材料，使用有機溶劑正己烷為油相，并通過連續震蕩的方式，使DNA溶液、碳納米管和正己烷混合溶液形成水包油類型的皮克林乳液。在一定條件下反應形成DNA/碳納米管雜化水凝膠，真空條件下冷凍干燥后，獲得具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠。該具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠具有便宜、安全、制備工藝簡單、合成快速、容易操作且成本低的特點。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

在室溫條件下，將DNA溶液、碳納米管溶液和NaOH溶液混合均勻后，加入交聯劑和引發劑，渦旋以形成均勻的混合溶液；將油相加入混合溶液中，在加熱條件下連續震蕩后，在室溫條件下一直震蕩至DNA/碳納米管雜化水凝膠形成，然后在真空條件下冷凍干燥去除油相，從而獲得具有多孔結構的DNA/碳納米管雜化水凝膠。

優選的，所述的室溫條件的溫度為20～30℃；

優選的，所述的DNA選自蛙魚精DNA、小牛胸腺DNA和大腸桿菌DNA等中的至少一種。

優選的，所述的交聯劑為EGDE(乙二醇二縮水甘油醚)，其加入量與DNA溶液的體積比為(80～100)：400，進一步為100：400；