功能核酸DNA水凝胶的制备与组装

功能核酸DNA水凝胶是一种以DNA为构建单元通过化学反应或物理缠结自组装而成的新型柔性材料,其构建单元中包含1种或多种能够形成功能核酸的特定序列。功能核酸是通过碱基修饰和DNA分子之间的相互作用力组合的一类特定核酸结构,包括核酸适配体、DNA核酶、G-四联体(G-quadruplex,G4)和i-motif结构等。传统上,高浓度的长DNA链是制备DNA水凝胶的必要条件,而核酸扩增方法的引入为DNA水凝胶的组装方式提供了新的可能。因此,对常用于制备DNA水凝胶的多种功能核酸以及核酸的提取、合成和扩增手段进行了详细的介绍。在此基础上,综述了通过化学或物理交联方式组装功能核酸DNA水凝胶的制备方法。最后,提出了DNA纳米材料的组装所面临的挑战和潜在的发展方向,以期为开发高效组装的功能核酸DNA水凝胶提供参考。     

DNA水凝胶的制备及应用

脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)不仅可作为生物遗传的物质基础,又以其可编程性、功能多样性、生物相容性和生物可降解性等优点,在生物材料的构建方面表现出巨大的潜力。DNA水凝胶是一种主要由DNA参与形成的三维网状聚合物材料,同时因其保留的DNA生物性能与自身骨架的机械性能的完美融合使得它成为近年来最受关注的新兴功能高分子材料之一。目前,基于各种功能核酸序列或通过结合不同的功能材料制备的单组分或多组分DNA水凝胶,已广泛用于生物医学、分子检测及环境保护的研究或应用领域中。文中主要总结了近十几年来DNA水凝胶制备方法上的研究进展,探讨了DNA水凝胶的分类策略,并进一步综述了DNA水凝胶在药物运输、生物传感、细胞培养等方面的应用研究。最后对DNA水凝胶未来的发展方向以及可能面临的挑战进行了展望。     

核酸疫苗的研究及应用进展

核酸疫苗(DNA疫苗)是20世纪90年代发展起来的一种新型疫苗。核酸疫苗不仅可引起体液免疫反应,而且能诱导高水平的细胞免疫应答,尤其是细胞毒T淋巴细胞(CTL)反应,被认为在病毒、细菌、寄生虫等病原体感染的防治中具有更大的优势。核酸疫苗既可作为病毒、细菌或寄生虫的预防疫苗,也可作为非感染性疾病如肿瘤病的治疗用疫苗。     

刺激响应型DNA水凝胶的性质及其应用

DNA水凝胶作为一种生物合成分子,既具有DNA分子的特异性、生物可降解性和分子识别等特性,又具有水凝胶的高亲水性等特征。刺激响应型DNA水凝胶主要是在环境因素的刺激下,利用常规DNA序列经Watson-Crick碱基互补配对形成的DNA分支结构或多种功能核酸的特殊DNA序列形成的i-motif结构; T-A·T三螺旋结构、C-G·C~+三螺旋结构及G-四链体结构等对环境的响应行为使水凝胶形成及应用。近年来,刺激响应型DNA水凝胶因其在温度、pH、光、金属离子、生物分子等单刺激因素,以及光热、金属离子、有机物、温度与p H等多刺激因素下的独特应答性质,在生物传感、生物成像、药物递送、生物材料等方面得到了广泛的应用。综述了刺激响应型DNA水凝胶的形成方法、分类及其核酸来源,形成后的表征手段以及在环境刺激下的响应行为与应用,概括了目前刺激响应型DNA水凝胶的研究热点,并就其未来发展趋势做出了预测。     

水凝胶理化特性调控神经干细胞命运和神经损伤修复的研究进展

水凝胶(hydrogel)是一类极为亲水的高分子材料,可模拟体内神经干细胞所处的细胞外微环境,作为神经干细胞的载体用于干细胞移植疗法。优化水凝胶的理化特性有利于促进移植的神经干细胞的存活、分化和迁移。水凝胶的理化特性包括基质成分、黏弹性、硬度、降解性、导电性以及水凝胶对物理刺激的响应等。该文综述了水凝胶的不同理化特性对神经干细胞命运的影响和水凝胶结合的神经干细胞在中枢神经系统修复中的应用,为通过调节水凝胶理化特性促进中枢神经系统修复提供线索和见解。     

磁处理水的理化特性

磁处理水的氢键变化有作者认为普通水在磁场作用下,氢键可以发生畸变,甚至破坏,是磁处理水作用机制之一。陈昭威亦认为磁场处理可以破坏水中的氢键,能量方面不应成为解决这个问题的障碍,因为液态水中氢键处于不停的断开与组合动态平衡之中,水分子热运动的碰撞,就完全可以提供所需的能量,磁场处理是使这个平衡向断开方向移动的条件,同时也提供一部分能量。水升温时,氢键逐渐断裂,紫外线吸收也逐渐增加,水磁化后紫外线吸收也增加,认为磁化与升温一样,也可使水中的氢键断开,氢键为什么被破坏？有些学者在测试磁化水的磁化率时,…     

γ-聚谷氨酸水凝胶研究与应用进展

主要介绍了一种集吸水性能、保水性能、环境友好性于一身的高分子材料γ-聚谷氨酸水凝胶的研究现状及发展前景,分别从γ-聚谷氨酸水凝胶、γ-聚谷氨酸与其他物质复合水凝胶的合成以及γ-聚谷氨酸类水凝胶的应用三方面进行了综述。     

DNA条形码的应用进展及讨论

DNA条形码(DNA Barcoding)是近几年来国际生物学研究的热点之一.但是在国内,相关概念还存在不同程度的模糊,不利于研究工作的进一步开展.本文在对DNA条形码与DNA分类（DNA Taxonomy）两个不同概念进行辨析的基础上,回顾与总结了DNA条形码的产生背景与应用进展,并对DNA条形码目前所面临的基因交流...     

副结核核酸探针的研究及应用进展

副结核核酸探针的研究及应用进展刘思国,王淑霞,卢景良（哈尔滨兽医研究所兽医生物技术国家重点实验室,哈尔滨）副结核病是由副结核分技杆菌引起的一种以牛、羊等反刍动物为主的慢性消耗性传染病。１８９１年,Ｊｏｈｎｅ首先描述本病,所以又Ｐｇｊｏｈｎｅ氏病ｔ‘］...     

基于核酸适配体的DNA纳米结构在肿瘤研究中的应用进展

DNA纳米结构具有强大的分子载带量、良好的稳定性、可编辑性和生物相容性等特点,是纳米材料领域的研究热点.核酸适配体是一段短的寡核苷酸序列(RNA或ssDNA),能够折叠成特定的三维结构与靶标高特异性、高亲和力的结合.将核酸适配体的分子识别特性和DNA纳米结构相结合,可将靶向识别、生物成像及药物递送等特点集于一体,在生命...     

磁处理水的理化特性及其在生物方面的应用

近年来,磁处理水技术逐渐成为一个研究热点,人们已对其在各个领域的应用展开了研究。本文在介绍磁处理水定义及其理化特性的基础上,对目前磁处理水技术在人类健康及其他生物生长影响方面的研究现状做了详细综述。     

DNA水凝胶应用于环境样品快速检测的研究进展

DNA作为生物大分子既可以引导生物发育和生命机能活动,也可以被用作构筑纳米生物材料.DNA水凝胶可以制备成兼具DNA生物功能和水凝胶特质,应用于环境样品的分析检测.依据制备DNA水凝胶长链的方法,对比分析了聚合酶链反应、杂交链式反应、滚环扩增技术的制备,物理水凝胶和化学水凝胶的合成过程和改性方法技术特点;并结合环境样品...     

聚丙烯酰胺凝胶固定核酸方法及其应用

固相核酸已被广泛用于DNA/cDNA微阵列、固相PCR及其它核酸与生物分子检测的传感技术中.和硬质玻璃载片相比,三维聚丙烯酰胺凝胶作为固定核酸的载体具有结合核酸容量高、利于反应的类似液相环境和较少的空间效应等优点.综述了丙烯酰胺凝胶作为固定核酸载体的发展历史.着重介绍了丙烯酰胺修饰核酸直接聚合固定的方法以及在DNA芯片、焦测序、固相PCR(克隆)、及全基因组测序等核酸分析中的应用.     

四种麦类作物线粒体 DNA 理化特性的研究

本实验对小麦、大麦、燕麦和黑麦的mtDNA理化特性的初步研究表明，它们的热变性温度(Tm)分别为86℃,85.5℃ ,89℃和90℃; (G＋c）的百分含量分别为40.8、39.5、48.1和50。5。电镜观察表明，mtDNA主要为线状分子，但在小麦、大麦和燕麦的mtDNA中发现了少量环状小分子。mtDNA分子的大小分布在一定的范围内，表现出较大的不均一性。     

哺乳动物DNA聚合酶及其功能研究的进展

本文介绍了哺乳动物的三个主要的DNA聚合酶及其生物功能的研究进展,特别是1975年以后的研究进展。简要地比较了DNA聚合酶α、β、γ的物理化学性质和生物化学性质,并选择有说服力的材料阐明了DNA聚合酶α是负责DNA复制的主要聚合酶;DNA聚合酶β在DNA修复中发挥作用;而DNA聚合酶γ通过单链置换合成(single strand displacment synthesis)在线粒体中起复制作用,在细胞核中则可能起基因放大等作用。     

功能蛋白酶催化及应用进展

蛋白酶广泛存在于动物、植物及微生物体内,在生物体内的代谢和合成过程中发挥着重要作用,也是一种重要的工业酶制剂,其中,微生物蛋白酶几乎占据着全球商业蛋白酶的三分之二。随着生物技术的兴起,蛋白酶在各个领域的应用日益广泛,通过酶工程改造和基因工程菌株构建获得高稳定性的蛋白酶是其工业应用的关键。本文首先对功能蛋白酶的来源进行了分析,进一步对功能蛋白酶的类型、功能及其作用机制进行了阐述;然后综述了部分重要功能蛋白酶的酶工程改造和基因工程菌株构建方法;最后总结了功能蛋白酶的应用领域并提出了未来重要功能蛋白酶的应用方向。     

DNA/银纳米簇介导的功能核酸生物传感器研究进展

DNA/银纳米簇(DNA/Silver nanoclusters,DNA / Ag NCs)是以DNA为模板,NaBH_4和银离子为反应物生成的一种新型荧光纳米材料。近年来,银纳米簇以其出色的光物理性质、良好的生物相容性、低成本、低毒性等优点成为了生物传感器设计及应用研究的一个热点。对DNA/银纳米簇介导的生物传感器的信号输出方式进行分类,并总结了DNA / Ag NCs在体内成像和抑菌方面的应用;最后,对DNA/Ag NCs介导的生物传感器目前存在的不足及今后的发展趋势进行了展望。     

酶响应型肽水凝胶及应用研究进展

酶响应型肽水凝胶可用于缓控释药物的释放,并具有抗菌、抗肿瘤等作用,是目前材料领域新兴的的研究热点之一.本文总结了近年来国内外开发的酶响应型肽水凝胶材料,重点介绍了包括谷氨酰胺转氨酶、激酶、磷酸酶、赖氨酸氧化酶(血浆氨氧化酶)、蛋白酶、酯酶、β内酰胺酶、基质金属蛋白酶等酶响应型肽水凝胶,以及在酶的催化作用下,水凝胶的形成、破坏或动态转换,同时总结了它们的响应机理.此外,介绍了酶响应型肽水凝胶的应用.酶响应型肽水凝胶具有广阔的发展前景,是未来智能响应材料的发展方向之一.