滚环扩增技术在DNA水凝胶制备中的应用2026-02-25 08:53:10
滚环扩增是一种等温酶促扩增技术，在酶催化下以环状DNA为模板合成长单链DNA，随后长单链DNA发生物理缠结而形成水凝胶。LUO团队首次通过酶催化生成长单链制备了一种记忆型DNA水凝胶，该凝胶离开水时呈现为无定形状态，而回到水中又可以恢复原本的固体形态。RNA由于较差的稳定性，目前RNA基水凝胶鲜有报道，HAN等在滚环扩增的基础上，同时进行滚环转录合成DNA、RNA多聚体杂交形成水凝胶。多项研究通过该方法制备了水凝胶应用于肿瘤诊断、外泌体分离、组织修复、细胞分离捕获。杂交链式反应是无需酶催化的等温扩增技术，该方法通过引发链打开DNA的发夹结构而引发链式反应，形成DNA长链结构。WANG等建立了基于该反应的DNA水凝胶制备方法，此方法需要2条发夹链H1、H2，加入引发链后引发链首先通过链置换打开H1发夹结构，而H1发夹结构又进一步置换了H2发夹结构，使得反应持续进行，最终形成三维的网状结构，这种水凝胶的机械性能优越，弹性模量可达千帕。上述3种方法为目前常用的纯DNA水凝胶构建方法，此外还有少数特殊的构建方式，如酶连接质粒DNA、特殊结构交联、天然长链DNA缠绕等。不过，构建纯DNA水凝胶的成本高，尤其是纳米模块法形成的水凝胶凝胶力学性能与短单链DNA的浓度和纯度密切相关。
参照XING等的研究，以500μmol/LY单体和750μmol/LL单体形成毫升级的水凝胶需数千吸光度值的高效液相色谱纯化短单链DNA，该花费在实际应用中将是难以承受的。扩增法制备水凝胶通常耗时较长，凝胶化过程需数小时至数天；滚环扩增形成的水凝胶力学性能通常较低，弹性模量G’通常只有几十帕，因此，相关研究尝试引入其他聚合物或者纳米材料增强水凝胶的力学性能和降低构建成本。
出自《DNA水凝胶在组织修复中的应用策略》作者费孝渊，许姣，史惠。
