• Kovale Ligation unterdrückt die Strandumordnung innerhalb von DNA-Hydrogelen. • Topologiefestigung erhöht die Steifigkeit und mechanische Stabilität. • Ligation verlängert die Lebensdauer von DNA-Hydrogelen im Serum um mindestens das Siebenfache. • Mechanische Robustheit von ligierten DNA-Hydrogelen erleichtert deren Handhabung. • Ligierte Hydrogele unterstützen die 3D-Zellkultur. DNA-Nanostar-Hydrogelen wird großes Potenzial als Biomaterialien zugeschrieben, aber ihre mechanischen Eigenschaften und Empfindlichkeit gegenüber Nukasen schränken ihre Verwendung ein. Hier schlagen wir die Ligation von Nanostar-Sticky-Ends als Strategie vor, um die mechanischen und dynamischen Eigenschaften von DNA-Nanostar-Hydrogelen grundlegend zu transformieren und ihre Nukleasebeständigkeit zu erhöhen. Ligation beseitigt freie Enden von DNA-Nanostars, was eine starke Exonuklease-Resistenz verleiht; unterdrückt Strandumordnung, wodurch flüssigkeitsartige Anordnungen in gel-artige Materialien umgewandelt werden; und verhindert makroskopische Umkehrbarkeit, während die mikroskopische Motiv-Hybridisierung erhalten bleibt. Ligation steifigt auch das Material, was eine einfache Handhabung und das 3D-Drucken ermöglicht, und verlangsamt die Verdauung in serum-supplementiertem Medium deutlich. In Anwesenheit niedriger Konzentrationen des DNase I-Inhibitors Actin bleiben ligierte Hydrogele mindestens zwei Wochen stabil. Als Anwendung zum Nachweis der Konzeptualisierung haben wir Zellen innerhalb ligierter Hydrogele eine Woche lang in Kultur gefangen und erhalten. Durch die Überwindung der Einschränkungen von DNA-Nanostar-Hydrogelen ermöglicht diese Arbeit deren Verwendung als programmierbare Biomaterialien, die das gesamte Potenzial des DNA-Nanotechnologie-Werkzeugs ausschöpfen.
Cochard et al. (Mon,) untersuchten diese Fragestellung.