一种功能核酸/聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶的制备方法

技术领域

本发明属于生物医学领域，尤其是涉及一种功能核酸/聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶及其制备方法。

背景技术

与传统金属材料相比，镓基液态金属因其独特的性质受到了广泛关注，包括导热性、导电性、流动性、变形性、无毒性和自愈合性。特别是，金属特性(导热性和导电性)和流动性的结合拓宽了它们的应用范围(可拉伸电子、微流体、软机器人、微电极、热电可穿戴设备、电子纹身)。与汞等其他液态金属相比，镓基液态金属的低细胞毒性和高生物相容性使其成为生物医学应用中的理想材料。研究发现将液态金属暴露于超声作用下可以剥离液态金属纳米颗粒表面的氧化物，进而可以在表面引发自由基聚合反应，因此允许在液态金属表面局部形成聚合物网络结构，合成液态金属@聚合物复合微凝胶。功能核酸是由几十个核苷酸组成的具有独特功能的短单链，如具有催化能力的核酸酶(DNAzyme)和具有对不同目标识别能力的核酸适配体(Aptamer)，通过将液态金属特性与具有功能可序列编码性的功能核酸结合所构建的复合微凝胶融合了液态金属和功能核酸/聚合物外壳的性质，可以进一步拓宽镓基液态金属在生物传感领、药物释放、癌症治疗、生物成像等领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种制备功能核酸/聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶的方法。将液态金属纳米颗粒、聚合物网络和功能核酸结合，成功构建了多功能复合微凝胶。本发明在功能化液态金属、生物传感、生物医药等领域具有一定的应用前景。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶，所述微凝胶包括内核和壳层，所述内核为液态金属纳米颗粒，所述壳层为由单体和交联剂形成的聚合物网络。

优选地，所述液态金属为镓基液态金属，比如镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金中的一种或多种。

所述单体为乙烯基单体，优选为丙烯酰胺单体、N-异丙基丙烯酰胺单体、丙烯酸单体中的一种或多种。

所述交联剂为甲叉双丙烯酰胺。

本发明以丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺为主要研究对象探究在超声作用下合成聚合物修饰的液态金属微凝胶的可行性。将聚合物网络的性质与液态金属纳米颗粒的性质结合，制备液态金属@聚合物核壳结构微凝胶。

优选地，所述微凝胶壳层还修饰有功能核酸，通过引入功能核酸单体在所述壳层引入共价修饰的功能核酸。

优选地，所述功能核酸为任意长度的DNA、RNA中的一种或两种。

本发明还提供一种所述的聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：取单体、交联剂、液态金属纳米颗粒，混合形成混合液；

S2：将混合液在冰水浴的条件下超声，离心分离混合液，即得到聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶，标记为液态金属@聚合物。

本发明还提供另一种所述的功能核酸/聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶的制备方法，所述制备方法选自如下方案A或方案B：

方案A包括如下步骤：

S1：取单体、交联剂、液态金属纳米颗粒，混合形成混合液；

S2：将混合液在冰水浴的条件下超声，然后加入功能核酸、超声、离心分离混合液，即得到功能核酸/聚合物功能化液态金属微凝胶，标记为液态金属@聚合物/功能核酸。

方案B包括如下步骤：

S1：取液态金属纳米颗粒、功能核酸，混合形成混合液；

S2：将混合液在冰水浴的条件下超声，然后加入单体、交联剂，超声，离心分离混合液，即得到功能核酸/聚合物功能化液态金属微凝胶，标记为液态金属@聚合物/功能核酸。

优选地，所述液态金属为镓基液态金属，具体可为镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金镓基液态金属中的一种或多种。

所述单体为乙烯基单体，优选为为丙烯酰胺单体、N-异丙基丙烯酰胺单体、丙烯酸单体中的一种或多种。

所述交联剂为甲叉双丙烯酰胺。

所述单体的浓度为10-300mM，所述交联剂的浓度为1-20mM。

所述液态金属在混合液中的终浓度为1-20mg/mL。

优选地，所述S1中，超声时间为30-240min，超声功率为100-400W。

优选地，所述S2中，第一次超声时间为30-240min，第二次超声时间为10-200min，超声功率为100-400W。

优选地，所述功能核酸为任意长度的DNA、RNA中的一种或两种。

所述功能核酸/聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶可应用于生物传感、生物医学等领域。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明利用自由基聚合机理，在超声条件下，液态金属表面可以引发单体聚合，将乙烯基单体聚合在液态金属纳米颗粒表面形成聚合物修饰液态金属的微凝胶，通过该方法可获得分散性良好、粒径均一的液态金属@聚合物微凝胶。

(2)本发明制得的液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶具有温敏性，当温度高于其临界相转变温度时，微凝胶发生从膨胀水合状态到收缩脱水固态的转变，使网络内层的功能核酸暴露出来，更充分与底物DNA结合，切割底物DNA，产生增强的荧光信号，即温度可以调节微凝胶中功能核酸的活性。

(3)本发明引入功能核酸构建核酸功能化液态金属复合材料，该方法在液态金属材料的功能化和生物传感、生物医学应用方面具有一定的前景。

(4)本发明所提出的合成策略通过改变单体和功能核酸的加入时间可以模块化合成具有不同功能基团分布的微凝胶，实现微凝胶对刺激响应能力的调控。

(5)本发明所合成的液态金属@聚合物/功能核酸微凝胶具有光响应性，在近红外激光照射下可以发生定向移动。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1.基于超声辅助合成聚合物功能化液态金属微凝胶和功能核酸/聚合物功能化液态金属微凝胶的示意图。

图2.表征液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶：(A)液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶的透射电子显微镜图(比例尺：200纳米)，(B)液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶的红外光谱图，(C)液态金属纳米颗粒和液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶的Zeta电位图。

图3.(A)液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶的透射电子显微镜图，(B)液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图像，(C)相应的X射线能谱元素像分析图像(红色为镓元素，绿色为铟元素，黄色为氮元素)(比例尺：200纳米)。

图4.表征液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶：(A)液态金属纳米颗粒、聚N-异丙基丙烯酰胺和液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶的红外光谱图，(B)液态金属纳米颗粒和液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶的Zeta电位图。

图5.液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的透射电子显微镜图，高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图像和相应的X射线能谱元素像分析图像(红色为镓元素，绿色为铟元素，黄色为氮元素，蓝色为磷元素)(比例尺：200纳米)。

图6.以催化性核酸修饰的液态金属微凝胶为例验证其表面核酸结构的功能性：(A)液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶催化裂解不同浓度底物DNA产生的荧光强度：50nM、70nM、100nM、200nM、300nM、400nM、500nM、700nM、1000nM；(B)底物DNA浓度和荧光强度之间的线性方程。

图7.液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的透射电子显微镜图，高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图像和相应的X射线能谱元素像分析图像(红色为镓元素，绿色为铟元素，黄色为氮元素，蓝色为磷元素)(比例尺：200纳米)。

图8.表征液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶：(A)聚N-异丙基丙烯酰胺、液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的红外光谱，(B)液态金属纳米颗粒、液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺和液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的Zeta电位，(C)不同温度下液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的粒径随温度的变化。

图9.以催化性核酸修饰的温敏性液态金属微凝胶为例验证其表面核酸结构的功能性：(A)液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶在不同条件下与1×10

图10.液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶靶向MCF-7细胞的激光共聚焦成像图。

图11.游离DNA酶和微凝胶分别在40℃和25℃时产生的荧光信号：(A)NIPAM-DNA(B)DNA-NIPAM；游离DNA酶和微凝胶分别在40℃和25℃时荧光强度的比值：(C)NIPAM-DNA；(D)DNA-NIPAM；荧光强度在25℃和40℃之间循环：(E)NIPAM-DNA；(F)DNA-NIPAM

图12.表征功能核酸修饰的液态金属微凝胶的近红外激光响应性：(A)无近红外激光照射时和(B)有近红外激光照射时，LM@pAM/功能核酸微凝胶的轨迹分布(n＝10)；(C)TRITC-葡聚糖染料(70kDa)在LM@pAM/功能核酸微凝胶溶液中近红外激光器关闭(Ⅰ，左)或打开(Ⅰ，右)和在空白溶液中近红外激光器关闭(Ⅱ，左)或打开(Ⅱ，右)的分散情况。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例1-4所涉及到主要物料的成分和购买厂家：

液态金属：镓75wt％，铟25wt％，购自沈阳佳北商贸有限公司；

丙烯酰胺：40％(w/v)，购自生工生物工程(上海)股份有限公司；

N-异丙基丙烯酰胺：购自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；

甲叉双丙烯酰胺：购自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；

镁离子-DNA酶：5’-Acrydite-TTTTTCTCATTCAGCGATCCGGAACGGCACCCATGTTCTGTGA-3’，购自生工生物工程(上海)股份有限公司；

底物DNA：5’-ROX-TCACAGAT/rA/GGAATGAG-BHQ

AS1411适配体：5’-Acrydite-GGTGGTGGTGGTTGTGGTGGTGGTGG-3’，购自生工生物工程(上海)股份有限公司。

实施例1：液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶

首先将20mg液态金属液滴分散到1mL超纯水中，然后在冰水浴中超声处理10分钟(功率230W，工作2秒，间隔2秒)，形成20mg/mL液态金属纳米颗粒溶液。然后，取50μL20 mg/mL液态金属纳米颗粒溶液与2.5μL 40％(w/v)的丙烯酰胺溶液和10μL28mM的甲叉双丙烯酰胺溶液混合，并在冰水浴中下使用使用鼎泰恒胜静音型超声波清洗机超声处理2小时。随后所得混合液通过8000rpm离心10分钟，将沉淀部分重新分散，然后5000rpm离心10分钟，将沉淀部分重新分散后再次以5000rpm转速离心10分钟后弃掉上清液得到液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶。通过透射电子显微镜和红外光谱仪以及纳米粒度分析仪对微凝胶进行表征，得到图2。

实施例2：液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶

与实施例1不同之处在于：将2.5μL40％(w/v)的丙烯酰胺溶液替换为25μL 564mM的N-异丙基丙烯酰胺溶液。通过透射电子显微镜和红外光谱仪以及纳米粒度分析仪对微凝胶进行表征，得到图3和图4。

实施例3：液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶

首先将20mg液态金属液滴分散到1mL超纯水中，然后在冰水浴中超声处理10分钟(功率230W，工作2秒，间隔2秒)，形成20mg/mL液态金属纳米颗粒溶液。然后，取50μL20 mg/mL的液态金属纳米颗粒溶液与2.5μL40％(w/v)丙烯酰胺溶液和10μL28mM甲叉双丙烯酰胺溶液混合，冰水浴中使用鼎泰恒胜静音型超声波清洗机超声波作用下反应30分钟，随后加入浓度为50μM的镁离子-DNA酶，继续超声作用90分钟，然后将所得混合液通过8000rpm离心10分钟，将沉淀部分重新分散，然后5000rpm离心10分钟，将沉淀部分重新分散后再次以5000rpm转速离心10分钟后弃掉上清液得到液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶。通过透射电子显微镜和红外光谱仪以及纳米粒度分析仪对微凝胶进行表征，得到图5。

首先将液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶用于催化底物DNA，整个催化过程是在含有500mM NaCl和20mM MgCl

实施例4：液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶

首先将20mg液态金属液滴分散到1mL超纯水中，然后在冰水浴中超声处理10分钟(功率230W，工作2秒，间隔2秒)，形成20mg/mL LM NPs浓溶液。然后，取50μL20mg/mL液态金属纳米颗粒溶液，25μL564 mM N-异丙基丙烯酰胺溶液和10μL28 mM甲叉双丙烯酰胺混合，使用鼎泰恒胜静音型超声波清洗机超声处理后30分钟，加入50μM镁离子-DNA酶继续超声处理90分钟，然后通过差速离心分离混合物得到复合微凝胶标记为NIPAM-DNA。对底物DNA的检测过程是在含有500mM NaCl和20mM MgCl

实施例5：液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶靶向癌细胞

与实施例4的不同之处在于将镁离子-DNA酶更换为AS1411适配体，合成适配体/聚合物修饰的液态金属微凝胶，并探究了微凝胶对癌细胞的靶向能力。首先在共聚焦皿培养MCF-7细胞，每皿细胞数为1.5×10

实施例6：模块化合成不同液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶

由于表面局部聚合，只需调整不同单体的加成顺序，就可以实现模块化的合成过程，从而控制微凝胶层中不同功能基团的分布。与实施例4的不同之处在于调整单体和功能核酸在超声过程中的加入顺序，具体为取50μL 20mg/mL液态金属纳米颗粒溶液，50μM镁离子-DNA酶，使用鼎泰恒胜静音型超声波清洗机超声处理后30分钟，然后加入25μL564 mM N-异丙基丙烯酰胺溶液和10μL28 mM甲叉双丙烯酰胺混合继续超声处理90分钟，最后通过差速离心分离混合物得到复合微凝胶标记为DNA-NIPAM。与NIPAM-DNA对底物DNA表现出不同的催化活性，具体步骤见实施例4，结果见图11。

实施例7：近红外激光驱动的复合微凝胶的定向移动

合成LM@pAM/功能核酸微凝胶，具体步骤见实施例3。使用近红外照射浓度为0.1mg/mL的LM@pAM/功能核酸微凝胶溶液，通过倒置荧光显微镜记录LM@pAM/功能核酸微凝胶的在近红外激光照射下定向运动，并通过Image J软件分析其运动行为。以TRITC-葡聚糖(70KDa)染料为指示剂，观察LM@pAM/功能核酸微凝胶在近红外激光照射下的宏观运动。激光电流为3A，照射时间为1分钟，LM@pAM/功能核酸微凝胶浓度为1mg/mL。结果见图12。

实验结果与讨论

图2为实施例1制备得到的液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶的透射电子显微镜图。由图可以看出，液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶颗粒呈球形，内层为衬度较深的液态金属纳米颗粒核，外层为衬度较浅的聚合物层，整体呈现均匀的核-壳结构，表明合成了液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶。此外，运用红外光谱表征液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶中聚丙烯酰胺的官能团，如图2B所示，与聚丙烯酰胺相比，在液态金属纳米颗粒表面聚合丙烯酰胺后形成的液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶具有相同的红外光谱峰，具体为在液态金属@聚丙烯酰胺微凝胶的红外谱图中，在1647cm

将丙烯酰胺单体更换为N-异丙基丙烯酰胺单体进一步验证所提出策略的可行性。采用透射电镜表征实施例2合成的液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶形貌，如图3A所示液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶呈球形，尺寸分布为118.8±34.6nm(插图，根据ImageJ计算)。内层为衬度较深的液态金属纳米颗粒核，外层有衬度较浅的聚合物层，整体呈现均匀的核壳结构，从放大图中可以看出，壳层的厚度约为23.1nm(图3B)。此外，高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图片也表明液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶具有核-壳结构。X射线能谱元素像分析图表明镓、铟和碳元素在颗粒中均匀元素分布(图3C)。

此外还通过傅里叶变换红外光谱仪和Zeta电位来表征液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶(图4)。与纯聚N-异丙基丙烯酰胺相比，在液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶红外光谱中观察到具有相同的官能团。具体表现在，可以在图中观察到酰胺基的两个特征峰(羰基的拉伸振动ν

基于碱基多样性和序列可编程性，功能核酸常被作为一种通用材料。借助液态金属在超声条件下可以引发自由基聚合的特性，将功能核酸聚合在液态金属纳米颗粒表面以使其具有功能核酸的特性。比如目标响应性，生物相容性和精确识别性等。此外，根据功能核酸的序列可编程性可以通过更改功能核酸序列满足不同应用的需求，拓宽液态金属的应用范围。接下来采用镁离子响应的DNA酶序列作为模型，探究在液态金属纳米颗粒作用下，通过超声引发功能核酸和乙烯基单体聚合在液态金属纳米颗粒表面构建功能核酸修饰的液态金属@聚合物核壳结构微凝胶的可行性。

在超声反应30分钟后加入DNA酶合成液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶(详见实施例3)，通过透射电镜对液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的形貌进行表征，如图5所示，透射电子显微镜图和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图表明所合成的微凝胶具有明显的核壳结构，以液态金属纳米颗粒为核，外层为聚合物和DNA酶。此外，通过X射线能谱元素像分析验证颗粒中存在的元素，镓元素(红色)和铟元素(绿色)来自液态金属纳米颗粒，氮元素来自聚合物(黄色)，磷元素(蓝色)来着DNA酶的磷酸骨架。结果表明在加入DNA酶后，所提出的方法依然能够合成具有核壳结构的液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶，同时结合元素扫描可以验证DNA酶也被成功修饰在液态金属纳米颗粒表面上。

在镁离子存在的情况下，根据液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶催化裂解底物DNA产生的荧光信号研究液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶表面DNA酶的催化活性。将液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶与不同浓度的底物DNA反应，检测底物DNA。在底物DNA浓度为50nM-1000nM范围内表现出良好的荧光信号响应(图6A)，如图6B所示，所得的荧光信号与底物DNA浓度之间呈线性关系，线性方程为FL＝0.483c+9.01(R

将丙烯酰胺单体更换为另一单体N-异丙基丙烯酰胺，通过透射电镜图对实施例4制备得到的液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的形貌进行表征，如图7B所示，透射电子显微镜图和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图表明所合成的微凝胶具有明显的核-壳结构，以液态金属纳米颗粒为核，外层为聚合物和DNA酶。此外，通过X射线能谱元素像分析验证颗粒中存在的元素，镓元素(红色)和铟元素(绿色)来自液态金属纳米颗粒，氮元素来自聚合物(黄色)，磷元素(蓝色)来自DNA酶骨架。结果表明在加入DNA酶后，所提出的方法依然能够合成具有核-壳结构的液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶以及DNA酶也被成功修饰在液态金属纳米颗粒表面上。

此外，通过红外光谱表征了液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶与单纯的聚N-异丙基丙烯酰胺的区别。如图8A所示，液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶具有与纯聚N-异丙基丙烯酰胺相同红外谱图。例如，在1636cm

如图9A所示，相比于在25℃条件下，在当反应温度为40℃时，高于临界相转变温度(LCST)，引起聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶网络收缩，DNA酶更充分地暴露会更有效的用于裂解底物DNA，因此产生更强的荧光信号。将不同浓度的底物DNA与液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶反应，在底物DNA浓度范围为50nM-1000nM，液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺/功能核酸微凝胶表现灵敏的信号响应(图9B)。以底物DNA的浓度为横坐标、荧光信号强度为纵坐标进行线性拟合，所得到的线性方程为FL＝0.497c-9.69(R

通过改变功能核酸的碱基序列可以赋予复合微凝胶新的功能，为此选择了一种核酸适配体(AS1411)实现复合微凝胶对肿瘤细胞MCF-7的特异性靶向。其中AS1411适配体的3’端用荧光基团修饰，通过激光共聚焦显微镜观察。将样品在细胞培养箱中与细胞孵育25分钟，然后在激光共聚焦显微镜下观察AS1411修饰的液态金属@聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶对细胞靶向情况。如图10所示，观察到细胞表面的有亮度较强的红色荧光基团，表明所合成的复合微凝胶可以靶向癌细胞，这将进一步拓宽液态金属微凝胶在生物医学领域的应用。

此外，在液态金属表面的原位聚合反应允许通过改变单体和功能核酸之间的加样顺序来调控微凝胶层中功能核酸的性能，比如构建对底物具有不同催化活性的微凝胶(NIPAM-DNA与DNA-NIPAM)。如图11所示，在25℃和40℃条件下，通过荧光分光光度计分别测定了游离DNA酶和微凝胶样品催化裂解底物DNA所产生的荧光信号(图11A和11B)，将40℃下的荧光强度与25℃下的荧光强度相比得到图11C和11D的数据，具体表现为当温度升高到40℃时，游离DNA酶的活性降低，对底物DNA的催化能力下降。但是由于聚-N异丙基丙烯酰胺具有热响应性，因此微凝胶收缩，DNA酶与底物DNA充分结合，微凝胶样品产生了增强的荧光信号。如图11C所示，当温度从25℃升高到40℃时，游离DNA酶的活性降低到68％。相反，NIPAM-DNA微凝胶的荧光强度增强了1.47倍。另一个样品DNA-NIPAM在40℃与25℃的荧光强度为2.26倍，等浓度的游离DNA酶在40℃和25℃的荧光强度的比值是0.61倍(图11D)。通过对比上述两种不同的微凝胶，我们发现NIPAM-DNA微凝胶在25℃和40℃时产生的荧光信号均高于DNA-NIPAM微凝胶，但在40℃与25℃时的荧光强度比低于DNA-NIPAM微凝胶。因此，在加入N-异丙基丙烯酰胺单体之前加入DNA酶会使更多DNA酶分散在微凝胶的内层，可以得到温度响应性较敏感的微凝胶；而在加入N-异丙基丙烯酰胺单体之后加入会使更多的DNA酶分布在微凝胶的外层，得到酶活性较高的微凝胶，从而证实了可通过控制单体加入顺序调控微凝胶层中功能核酸性能的可行性。此外，复合微凝胶还表现出可逆调控特性，通过循环升高和降低溶液温度，实现了DNA酶催化活性的可逆调节(图11E和图11F)。

然后，研究了液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶对近红外光照射的响应性质。如图12所示，与没有近红外照射时微凝胶的布朗运动随机位移有明显不同(图12A)，在近红外激光照射下，微凝胶发生定向的光致运动，并且近红外光照射显著增强了微凝胶的运动速度(图12B)。进一步用TRITC-葡聚糖染料(70kDa)作为指示剂，验证在近红外照射下液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶的运动。如图12C所示，在近红外激光照射下，液态金属@聚丙烯酰胺/功能核酸微凝胶发生运动，促进了TRITC-葡聚糖染料在溶液中的快速分散，与没有近红外激光的样品组形成明显的对比，这可能有利于复合微凝胶在近红外推动下的生物应用。

综上所述，在超声波作用下，合成了功能核酸/聚合物修饰的液态金属核壳结构微凝胶。该微凝胶具有粒径均匀、分散性好和制备方法简单的优点，是一种有效的功能化液态金属的方法，同时实现了将液态金属特性与具有功能可序列编码性的功能核酸相结合，所构建的液态金属@聚合物/功能核酸微凝胶材料在智能材料、生物传感、生物医学等领域具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。