脱氧核糖核酸（DNA）作为生命遗传分子，是可编程的生物大分子，近年来开始用于制造新型生物材料，尤其是DNA水凝胶材料蓬勃发展（Progress in Polymer Science, 2019, 101163）。DNA水凝胶机械强度低（弹性模量通常低于1000 Pa），特别适合构建软体机器人。

近期，天津大学化工学院仰大勇教授课题组构建了一种基于DNA水凝胶材料的DNA软体机器人。该软体机器人兼具超软和超弹的力学特性，在磁导航驱动下可将细胞递送至受限空间。他们利用滚环扩增反应（RCA）合成DNA水凝胶（如图所示）。长链DNA间物理缠绕形成动态交联点，DNA修饰的磁性纳米粒子作为永久交联点，共同构建独特的水凝胶双网络。这种磁性DNA水凝胶的弹性模量低于1 Pa，表现出超软特性；且可被拉伸13倍，表现出超弹特性。基于水凝胶的独特性能，他们设计了一种具有形状适应性的DNA软体机器人。在磁驱动下，DNA机器人可运动通过比自身体积更小的狭窄通道，还可进入不规则形状的凹槽空间，甚至可完成复杂路径迷宫中的行走任务。更重要的是，DNA水凝胶具备三维多孔结构和良好的生物相容性，可作为细胞的三维培养载体材料，在磁导航驱动下将细胞递送至受限空间，且不影响细胞的活性。该DNA软体机器人可望用于诊断治疗、可植入医疗设备和微创手术等重要生物医学相关领域。

DNA软体机器人的分子设计原理图

      研究结果近期在线发表于Angewandte Chemie International Edition，相关成果已申请中国发明专利。天津大学化工学院硕士研究生唐建普和讲师姚池博士为共同第一作者，合作者包括美国康奈尔大学罗丹、Sunghwan Jung教授和澳大利亚新南威尔士大学谷子博士。研究得到国家自然科学基金的资助支持。

论文作者为：Jianpu Tang+, Chi Yao+, Zi Gu, Sunghwan Jung, Dan Luo, Dayong Yang*

原文：https://doi.org/10.1002/anie.201913549

仰大勇教授介绍

仰大勇 博士，天津大学化工学院教授、院长助理，入选国家级海外人才计划、国家优青、天津市杰青。现任天津大学校学术委员会委员、中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员。课题组研究方向是材料化学与生物医学的交叉领域，聚焦DNA合成与智能制造，利用材料化学的手段理解生命系统运行机制，探索重大疾病的诊断治疗新途径。

课题组主页：http://yanglab-dna.com/