综述：核酸适配体功能化DNA水凝胶的构建及其生物医学应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了核酸适配体（Aptamer）功能化DNA水凝胶的创新构建策略（如滚环扩增RCA、钳式杂交链反应C-HCR），及其在组织修复、肿瘤免疫治疗（PDT）、生物检测等领域的应用，凸显了该材料兼具程序化设计、靶向识别与生物相容性的独特优势，为智能生物材料开发提供新范式。

　　

Abstract

核酸适配体功能化DNA水凝胶通过整合DNA纳米技术的精确性与水凝胶材料的可调性，构建出兼具靶向识别与动态响应能力的智能平台。其核心在于利用适配体的三维结构特异性（如SELEX筛选获得）与DNA自组装原理（如i-motif、G-quadruplex构象），结合水凝胶的仿生微环境特性，实现从体外捕获（如蛋白质分离）到体内富集（如肿瘤靶向）的多场景应用。

Introduction

DNA的双螺旋结构（A-T/C-G配对）与可编程性使其超越遗传信息载体功能，成为分子工程的重要材料。适配体作为"分子钥匙"，通过空间构象互补（非序列依赖）实现高亲和力靶向结合，较抗体具有分子量小、稳定性高等优势。而DNA水凝胶的三维多孔网络结构，在引入适配体后升级为"识别-响应"智能系统，为精准医疗提供新工具。

Rolling circle amplification (RCA)

基于phi29 DNA聚合酶的滚环扩增技术，以环状DNA为模板实现线性重复单元的高效复制。通过设计模板-引物互补区，可将多价适配体整合至长链DNA骨架，形成具有密集识别位点的水凝胶网络。该策略显著提升了对目标分子（如循环肿瘤细胞CTC）的捕获效率。

Function of aptamer-functionalized DNA hydrogel

适配体不仅作为交联单元动态调控凝胶机械性能（如温度/pH响应性），更赋予其主动识别能力。例如在血栓治疗中，凝血酶适配体（TBA）功能化水凝胶可实现局部药物控释；而ATP适配体修饰的体系能响应肿瘤微环境代谢特征，触发凝胶溶解释放免疫检查点抑制剂。

Application in biomedicine

• 组织修复：VEGF适配体水凝胶通过募集内皮祖细胞促进血管再生；
• 肿瘤免疫：PD-L1适配体凝胶联合光动力疗法（PDT）可激活CD8⁺
  T细胞；
• 检测诊断：基于C-HCR的凝胶传感器通过级联放大实现fM级ctDNA检测。

Conclusions and outlook

当前挑战在于体内稳定性和大规模制备工艺，未来方向包括开发非天然核苷酸增强适配体抗酶解能力，以及结合3D打印技术构建空间定位给药系统。这类材料在器官芯片、基因编辑递送等新兴领域展现巨大潜力。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未新增观点或数据）