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  生物活性材料促進細胞黏附和新組織再生，有著重大的臨床需求。通過分子修飾促進表面生物活化是生物惰性材料轉變為生物活性材料的有效策略。現有的表面修飾方法通常不具有普適性，且存在步驟復雜和條件嚴苛等問題，而用簡單的一步法來實現通用材料表面的活性修飾仍是難題和挑戰。

  建立簡單、快速、有效和普適的材料表面生物活化方法，將惰性生物材料轉變為活性生物材料具有重要臨床意義。近期，劉潤輝教授課題組設計合成三肽（二丁胺-多巴-賴氨酸-多巴，DbaYKY）為端基的促細胞黏附多肽和聚合物，可以通過一步簡單的修飾構筑到各類材料表面，能夠在僅5分鐘的修飾時間內賦予表面細胞黏附特性，使生物惰性材料轉變為生物活性材料。該成果以 “Universal and one-step modification to render diverse materials bioactivation”發表在Journal of the American Chemical Society (DOI:10.1021/jacs.3c05928)。

  隨著越來越多生物材料的出現和臨床使用，人們發現種植牙、血管支架、心臟補片、關節置換等各種植入手術中，良好的細胞黏附和組織整合是修復成功的關鍵和前提。然而，傳統的生物惰性材料不利于細胞黏附，與機體缺乏相互作用，甚至導致植入失敗。為了解決這一問題，具有與細胞、組織或器官相互作用的生物活性材料不斷被研究和發展，實現的主要策略是對生物惰性材料表面進行生物活化-如活性分子修飾。目前已經發展出多種表面修飾方法能夠讓活性分子構筑在基材上，例如表面自組裝單層膜、表面引發聚合、通過特定官能團反應的表面化學接枝等。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，例如Au-S自組裝單層膜，硅烷化和點擊化學。并且其中許多方法還面臨著多步修飾和復雜嚴苛的條件，例如強酸強堿、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注。

  聚多巴胺（PDA）修飾方法為材料表面修飾提供了一種簡易的通用方法，成為被廣泛應用的簡單通用表面改性方法。PDA涂層作為底漆層，隨后分子通過親核官能團（例如硫醇或氨基）的邁克爾加成或席夫堿實現第二層修飾。盡管PDA涂層已經取得了很大成功，但由于酚類化學物質的混雜反應性導致PDA表面的特異性反應較差，造成PDA表面會非特異性的與蛋白或生物分子結合。此外，PDA化學的修飾方法依然不夠簡單高效，兩步修飾需要冗長的時間。此外，PDA特有的深色涂層影響病人的使用感受，阻礙了其在醫療產品的應用。因此，研發一步法快速修飾、不引起表面顏色變化且避免混雜反應性的通用修飾方法是迫切需求。

圖 1  通過DbaYKY端基的促細胞黏附肽或聚合物實現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

圖 5  一步法生物活化策略可實現5分鐘快速表面功能化，適用于促進各類細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