Controlled Release in Hydrogels Using DNA Nanotechnology

自愈水凝胶 生物分子 生物高聚物 纳米技术 明胶 DNA 材料科学 DNA纳米技术 生物物理学 化学 聚合物 生物 生物化学 高分子化学 复合材料
作者
Chih-Hsiang Hu,Rémi Veneziano
出处
期刊:Biomedicines [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:10 (2): 213-213 被引量:4
标识
DOI:10.3390/biomedicines10020213
摘要

Gelatin is a biopolymer widely used to synthesize hydrogels for biomedical applications, such as tissue engineering and bioinks for 3D bioprinting. However, as with other biopolymer-based hydrogels, gelatin-hydrogels do not allow precise temporal control of the biomolecule distribution to mimic biological signals involved in biological mechanisms. Leveraging DNA nanotechnology tools to develop a responsive controlled release system via strand displacement has demonstrated the ability to encode logic process, which would enable a more sophisticated design for controlled release. However, this unique and dynamic system has not yet been incorporated within any hydrogels to create a complete release circuit mechanism that closely resembles the sequential distribution of biomolecules observed in the native environment. Here, we designed and synthesized versatile multi-arm DNA motifs that can be easily conjugated within a gelatin hydrogel via click chemistry to incorporate a strand displacement circuit. After validating the incorporation and showing the increased stability of DNA motifs against degradation once embedded in the hydrogel, we demonstrated the ability of our system to release multiple model cargos with temporal specificity by the addition of the trigger strands specific to each cargo. Additionally, we were able to modulate the rate and quantity of cargo release by tuning the sequence of the trigger strands.

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