光、氧化还原及化学刺激驱动的多重触发超分子DNA/联吡啶二噻吩乙烯水凝胶在形状记忆与自修复中的应用

摘要： 介绍了基于多触发型DNA/联吡啶-二噻吩乙烯（DTE）杂化羧甲基纤维素（CMC）的水凝胶。DTE具有循环可逆的光异构化特性，可在作为电子受体的闭合态（DTEc）与不具备电子受体特性的开环异构体（DTEo）之间切换。其中一种体系包含合成经电子供体多巴胺位点修饰且带有自互补核酸链的CMC链。在DTEc和CMC支架存在下，通过多巴胺/DTEc供体-受体相互作用及双链核酸协同稳定形成刚性水凝胶。通过光诱导DTE光异构化或对多巴胺位点进行氧化还原反应，使超分子供体-受体相互作用产生循环可逆的形成与解离，从而获得刚度可调的水凝胶。另一种体系引入了由三种可选信号之一触发的刺激响应性水凝胶。这种刚性多触发型水凝胶由多巴胺/DTEc供体-受体相互作用及超分子K+稳定的G-四链体交联的CMC链构成。G-四链体在18-冠-6醚存在时可逆分离，加入K+后重新形成。该刚性水凝胶在光、氧化还原剂或K+/冠醚触发下实现高刚度与低刚度状态的可逆转变。这种杂化供体-受体/G-四链体交联水凝胶展现出形状记忆与自修复特性。通过采用三种不同触发方式和两种替代记忆编码（如多巴胺/DTEc或K+稳定的G-四链体），证实了水凝胶基质的可控形状记忆形成能力。