DNA基纳米复合水凝胶可作为一种有效的注射药物传递介质

DNA是地球上所有生物遗传信息的载体。DNA链上的含氮碱基序列负责遗传信息的编码和传递。

除了作为遗传物质外，DNA还可以被认为是一种化学实体，因此可以作为组织工程支架和药物传递平台的基质。

从化学角度看，DNA是由单体重复单元组成的长链聚合物。每个重复单元由一个与磷酸基相连的脱氧核糖分子组成。每个单体单元也与四个含氮碱基中的一个相连接。

DNA链之间的碱基配对相互作用具有高度特异性。与其他物质与骨架的结合一起可以利用它来构建三维连通水凝胶网络。

Sayantani Basu是美国堪萨斯州立大学Arghya Paul教授实验室（ BioIntel研究小组）的一名博士生，他一直致力于利用DNA作为一种高分子量聚合链，以形成用于组织再生和药物传递的水凝胶网络。

他们设计了剪切稀释水凝胶，利用DNA自身化学结构和特定的碱基配对相互作用使得这种凝胶可以通过22号口径的注射器。

Arghya Paul博士表示：“作为一个生物和纳米材料工程实验室，我们一直在努力探索不同聚合物和纳米颗粒的结构特性，为包括再生医学在内的各种生物医学应用设计智能材料。”

堪萨斯大学Paul‘s BioIntel研究小组的先前研究表明，使用二维纳米硅酸盐形成可注射水凝胶（发表在Acta Biomaterialia杂志中的《干细胞激发的富含分泌蛋白的可注射水凝胶修复受损的心脏组织》）。

在他们最近的研究中(发表在ACS Nano杂志中的《利用DNA骨架与2D硅酸盐纳米盘的非共价相互作用来制备可注射治疗性水凝胶》)，该小组研究了DNA通过物理交联与硅酸盐纳米盘形成自组装的可注射水凝胶的潜力。

DNA纳米硅酸盐水凝胶通过非共价网络点的组合形成，不需要任何有毒的化学交联剂。利用DNA变性和再杂交机制以及纳米硅酸盐与DNA骨架的静电相互作用，通过两步凝胶化过程产生互连网络。

Basu还展示了从纳米工程水凝胶中持续释放的的一种新型成骨药物地塞米松，并证实了释放的药物在实验室和临床前环境下促进骨再生的生物活性。

这项动物研究实验是与堪萨斯大学医学中心Harrington分子骨科实验室主任Jinxi Wang教授合作完成的。