日期 2015-03-24 来源：清华大学 作者：宿芬 【大 中 小】 【打印】 【关闭】
水凝胶因其高含水量和类似于细胞外基质的特点，是三维组织打印和人工器官制备的首选基材，也因此成为化学、材料和生命医学领域研究的热点。但凝胶的细胞相容性、力学强度、通透性等一直是研究中的挑战性问题。
2009年，清华大学化学系刘冬生领导的科研小组首次报道了一种完全基于DNA组装的超分子水凝胶，具有快速的pH值响应性、优异的小分子通透性，较高的力学强度以及不溶涨等特点（Angew. Chem., Int. Ed.2009,48, 7660-7663），受到了广泛**************并被NPG Asia Materials网站作为研究亮点报道(
http://www.nature.com/am/journal/v2/n1/full/am201015a.html)。在此基础上，他们又发展了可在生理条件下成胶并具有多种可设计响应性的DNA超分子水凝胶，此凝胶可以秒级成型，具有良好的力学强度并允许20000分子量以下的分子快速扩散通过（Advanced Materials,2011,23, 1117-1121）；之后的研究证明，此凝胶具有优秀的细胞相容性并成功地实现了单细胞的培养与操控（Advanced Materials,2013,25(34), 4714-4717）。
刘冬生研究小组还通过和中科院化学所的李志波研究员、德国Ulm大学的Tanja Weil教授等研究小组合作，发展了一系列基于DNA组装的多肽－DNA复合超分子水凝胶体系。通过DNA序列的设计，使这些水凝胶在化学组成、交联度、网络结构不改变的情况下，实现机械强度从10Pa到7000Pa的任意调整；利用DNA的特异性识别性质，这些凝胶体系还可以实现多种功能基团的比例可控修饰；此外，他们还发现所有基于DNA组装的超分子水凝胶都具有快速响应的触变性，能够实现任意形状的直写（Chem. Commun., 2014, 50, 14620-14622; all 2014, DOI: 10.1002/ll.201401906）。
最近，该研究小组和英国瓦特大学Will Shu（舒文淼）等合作，将系列的DNA水凝胶材料成功地应用于活细胞的三维打印，文章被德国应用化学（Angew. Chem., Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.201411383）配以Press Release（
http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1521-3773/homepage/press/201505press.html）发表后，2015年2月26日出版的Nature杂志又以研究亮点形式对其进行了报道（
http://www.nature.com/nature/journal/v518/n7540/full/518458c.html）：“此凝胶可以通过多层打印实现厘米级结构的构建”、“有足够好的强度维持其形状、不塌缩也不溶涨，但可以被（特定的）DNA内切酶迅速解离”、“共同打印的活细胞可以保持活性”，并认为“这是一种非常有前景的打印三维组织和人工器官的材料”。
刘冬生研究小组的科研工作得到了国家自然基金重大研究计划-重点项目（91027046）的资助。
