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  生物活性材料促進(jìn)細(xì)胞黏附和新組織再生，有著重大的臨床需求。通過(guò)分子修飾促進(jìn)表面生物活化是生物惰性材料轉(zhuǎn)變?yōu)樯锘钚圆牧系挠行Р呗浴，F(xiàn)有的表面修飾方法通常不具有普適性，且存在步驟復(fù)雜和條件嚴(yán)苛等問(wèn)題，而用簡(jiǎn)單的一步法來(lái)實(shí)現(xiàn)通用材料表面的活性修飾仍是難題和挑戰(zhàn)。

  建立簡(jiǎn)單、快速、有效和普適的材料表面生物活化方法，將惰性生物材料轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚陨锊牧暇哂兄匾R床意義。近期，劉潤(rùn)輝教授課題組設(shè)計(jì)合成三肽（二丁胺-多巴-賴氨酸-多巴，DbaYKY）為端基的促細(xì)胞黏附多肽和聚合物，可以通過(guò)一步簡(jiǎn)單的修飾構(gòu)筑到各類材料表面，能夠在僅5分鐘的修飾時(shí)間內(nèi)賦予表面細(xì)胞黏附特性，使生物惰性材料轉(zhuǎn)變?yōu)樯锘钚圆牧稀?/span>該成果以 “Universal and one-step modification to render diverse materials bioactivation”發(fā)表在Journal of the American Chemical Society (DOI:10.1021/jacs.3c05928)。

  隨著越來(lái)越多生物材料的出現(xiàn)和臨床使用，人們發(fā)現(xiàn)種植牙、血管支架、心臟補(bǔ)片、關(guān)節(jié)置換等各種植入手術(shù)中，良好的細(xì)胞黏附和組織整合是修復(fù)成功的關(guān)鍵和前提。然而，傳統(tǒng)的生物惰性材料不利于細(xì)胞黏附，與機(jī)體缺乏相互作用，甚至導(dǎo)致植入失敗。為了解決這一問(wèn)題，具有與細(xì)胞、組織或器官相互作用的生物活性材料不斷被研究和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)的主要策略是對(duì)生物惰性材料表面進(jìn)行生物活化-如活性分子修飾。目前已經(jīng)發(fā)展出多種表面修飾方法能夠讓活性分子構(gòu)筑在基材上，例如表面自組裝單層膜、表面引發(fā)聚合、通過(guò)特定官能團(tuán)反應(yīng)的表面化學(xué)接枝等。但這些方法大多通常需要特定的基材以及表面和分子之間的特異性反應(yīng)，例如Au-S自組裝單層膜，硅烷化和點(diǎn)擊化學(xué)。并且其中許多方法還面臨著多步修飾和復(fù)雜嚴(yán)苛的條件，例如強(qiáng)酸強(qiáng)堿、紫外光照等。因此，材料表面的通用修飾方法極其重要也備受關(guān)注。

  聚多巴胺（PDA）修飾方法為材料表面修飾提供了一種簡(jiǎn)易的通用方法，成為被廣泛應(yīng)用的簡(jiǎn)單通用表面改性方法。PDA涂層作為底漆層，隨后分子通過(guò)親核官能團(tuán)（例如硫醇或氨基）的邁克爾加成或席夫堿實(shí)現(xiàn)第二層修飾。盡管PDA涂層已經(jīng)取得了很大成功，但由于酚類化學(xué)物質(zhì)的混雜反應(yīng)性導(dǎo)致PDA表面的特異性反應(yīng)較差，造成PDA表面會(huì)非特異性的與蛋白或生物分子結(jié)合。此外，PDA化學(xué)的修飾方法依然不夠簡(jiǎn)單高效，兩步修飾需要冗長(zhǎng)的時(shí)間。此外，PDA特有的深色涂層影響病人的使用感受，阻礙了其在醫(yī)療產(chǎn)品的應(yīng)用。因此，研發(fā)一步法快速修飾、不引起表面顏色變化且避免混雜反應(yīng)性的通用修飾方法是迫切需求。

圖 1  通過(guò)DbaYKY端基的促細(xì)胞黏附肽或聚合物實(shí)現(xiàn)一步法賦予各類材料表面生物活化。

圖 3  一步法生物活化策略的表面性質(zhì)

圖 5  一步法生物活化策略可實(shí)現(xiàn)5分鐘快速表面功能化，適用于促進(jìn)各類細(xì)胞黏附以及微流控芯片修飾

  論文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c05928