《AHM》综述：携带“DNA密码”的刺激响应自降解水凝胶

与其他结构转化类型的DNA水凝胶相比，刺激响应自降解DNA水凝胶具有 精确控释 和 宏观体积变化 的特点。根据这两个特性，它非常适合生物传感器、药物递送和释放、细胞捕获和释放。此外，由于DNA水凝胶的尺寸差异，自降解DNA水凝胶和DNA纳米凝胶在适用的应用方面也不同。在此部分，作者分别讨论了自降解DNA水凝胶和DNA纳米凝胶的应用。

（1）自降解DNA水凝胶

自降解DNA水凝胶能够对目标分析物进行高度灵敏的检测，是制造简单、灵敏和便携式生物传感器的强大工具。DNA水凝胶生物传感器可以通过凝胶-溶胶转变的特性将特定的分子识别过程转化为光、电或其他信号。作者对各种类型的水凝胶传感器进行了示例和总结（图5-7）。

图5用于生物传感的刺激响应自降解DNA 水凝胶封装信号分子

图6用于生物传感的刺激响应自降解DNA 水凝胶组合信号读出装置

图7用于生物传感的刺激响应自降解DNA 水凝胶组合信号读出装置

此外，DNA水凝胶作为药物递送系统具有许多优点，包括有效结合药物的多孔网络、保持药物活性和防止药物过早降解、缓释药物以减少药物副作用以及良好的生物相容性。刺激响应自降解DNA水凝胶既保留了普通DNA水凝胶的递送优势，又增加了响应刺激的智能控释效应。它通常封装具有光热或氧化还原效应的无机材料和药物，无机材料作为响应刺激的开关，以实现特定的受控药物递送功能（图8）。

图8用于药物递送和释放的刺激响应自降解DNA水凝胶

与其他水凝胶相比，基于DNA分子独特的可编程性和良好的生物相容性，刺激响应自降解DNA水凝胶更容易引入功能序列和刺激响应结构，特异性捕获和释放靶细胞。目前从杂乱无章的细胞中捕获靶细胞的策略主要是通过配体与靶细胞膜上的受体结合，而释放靶细胞的策略是酶或水凝胶自身降解以响应其他刺激（图9）。

图9用于细胞捕获和释放的刺激响应自降解DNA 水凝胶

（2）DNA纳米凝胶的应用

块状 DNA 水凝胶由于尺寸大而限制了它们在活细胞中的细胞内应用，但DNA 纳米凝胶由于其纳米级尺寸更适合活细胞的疾病监测和治疗。同样，作者在此部分对DNA纳米传感器的生物成像应用和药物释放应用进行了叙述。