[發明專利]一種非天然核酸水凝膠及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110101329.7
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN114790471B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 陳庭堅;張汝潔;彭樂麗;葉方開;雷謹銘;何傳平;王光遠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12P19/34
• 分類號: C12P19/34;C12Q1/6855;A61K47/54
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運貞

本發明公開了一種非天然核酸水凝膠及其制備方法與應用，屬于生物材料技術領域。本發明方法操作如下：在聚合酶鏈式反應體系中摻入可配對的、堿基部分的5號位含炔丙胺基修飾的人工核苷酸，制備得到部分堿基上含氨基連接臂的核酸片段，先與點擊化學接頭反應，再分別與5'端含相應基團的引物進行點擊化學反應，得到“毛刷”引物，最后以含有目的片段的核酸片段或質粒為模板，通過“毛刷”引物進行PCR擴增，擴增產物濃縮后高溫退火，即可。本發明提供的方法簡易、普適性高，所得水凝膠可以保護功能DNA使其不易在血清中降解，不僅克服了傳統DNA水凝膠的缺點，而且具有較高穩定性、交聯程度可控以及攜帶遺傳信息等優點，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物材料技術領域，具體涉及一種非天然核酸水凝膠及其制備方法與應用。

背景技術

水凝膠是一種常見的材料，其中部分水凝膠具有良好的生物相容性、可調節的生物降解性和可控的機械性能，在化學和生物醫學工程領域具有重要的應用價值。隨著水凝膠領域研究的深入，更加精準的合成方法、更靈敏的刺激響應性以及更豐富的功能性已經成為新型應用型水凝膠開發過程中的主要研究方向和目標。

DNA是生命系統的核心遺傳物質，引導生物發育和生命機能運作。從材料化學角度，DNA是一種天然的生物高分子，具有合成高分子無法比擬的特點。例如：堿基互補配對特性使DNA具有精準、高效的自組裝能力；DNA序列多樣可調，結構精準可控，具有豐富的刺激響應性；自然進化賦予生物體豐富多樣的生物酶，可在分子水平對DNA進行精準操作；DNA具有良好的生物相容性和生物可降解性。

近年來，科學家將DNA作為構筑基元合成多種DNA功能高分子材料。其中，DNA水凝膠是一類重要的DNA材料，是以DNA為結構基元構筑的三維高分子網絡，近年來蓬勃發展。DNA水凝膠既利用了水凝膠的骨架結構，也保留了DNA的生物功能，實現了水凝膠材料結構與功能的完美融合，在生物傳感器、藥物遞送、細胞培養、蛋白質合成、智能器件、環境保護等領域表現出廣泛的應用前景。

目前已經報道了若干制備DNA水凝膠的方法。例如，通過控制酶或pH將預先形成的DNA結構單元(X、Y、T型DNA)與互補的DNA鏈相互作用。也可以通過使用Y形DNA引物的PCR擴增或多引物滾環復制制備DNA水凝膠。但是，這些水凝膠是通過堿基之間的氫鍵結合而形成的，穩定性低，序列需要特殊的設計，并且很多性質(如疏密程度、機械性能等等)的可控性有限，極大地限制了DNA水凝膠的推廣應用。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種非天然核酸水凝膠的制備方法，這是一種利用非天然核酸骨架高效制備具有更加優良性質的核酸水凝膠的制備方法。

本發明的另一目的在于提供通過上述制備方法得到的非天然核酸水凝膠。

本發明的再一目的在于提供上述非天然核酸水凝膠的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種非天然核酸水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)上下游“毛刷”引物的制備：

a.在聚合酶鏈式反應體系中摻入可配對的、堿基部分的5號位含炔丙胺基修飾的人工核苷酸，制備得到部分堿基上含氨基連接臂的核酸片段；

b.將步驟a所得核酸片段與點擊化學接頭反應，在核酸片段部分核苷酸上修飾接頭；

c.根據目的片段的序列設計并合成上、下游引物，并將上、下游引物5'端修飾能與接頭發生點擊化學反應的基團；

d.將步驟b所得部分核苷酸上含接頭的核酸片段，分別與步驟c所得5'端含修飾基團的上、下游引物進行點擊化學反應，得到上、下游“毛刷”引物；

(2)非天然核酸水凝膠的制備：