生物活性材料促进细胞黏附和新组织再生，有着重大的临床需求。通过分子修饰促进表面生物活化是生物惰性材料转变为生物活性材料的有效策略。现有的表面修饰方法通常不具有普适性，且存在步骤复杂和条件严苛等问题，而用简单的一步法来实现通用材料表面的活性修饰仍是难题和挑战。

  建立简单、快速、有效和普适的材料表面生物活化方法，将惰性生物材料转变为活性生物材料具有重要临床意义。近期，刘润辉教授课题组设计合成三肽（二丁胺-多巴-赖氨酸-多巴，DbaYKY）为端基的促细胞黏附多肽和聚合物，可以通过一步简单的修饰构筑到各类材料表面，能够在仅5分钟的修饰时间内赋予表面细胞黏附特性，使生物惰性材料转变为生物活性材料。该成果以 “Universal and one-step modification to render diverse materials bioactivation”发表在Journal of the American Chemical Society (DOI:10.1021/jacs.3c05928)。

  随着越来越多生物材料的出现和临床使用，人们发现种植牙、血管支架、心脏补片、关节置换等各种植入手术中，良好的细胞黏附和组织整合是修复成功的关键和前提。然而，传统的生物惰性材料不利于细胞黏附，与机体缺乏相互作用，甚至导致植入失败。为了解决这一问题，具有与细胞、组织或器官相互作用的生物活性材料不断被研究和发展，实现的主要策略是对生物惰性材料表面进行生物活化-如活性分子修饰。目前已经发展出多种表面修饰方法能够让活性分子构筑在基材上，例如表面自组装单层膜、表面引发聚合、通过特定官能团反应的表面化学接枝等。但这些方法大多通常需要特定的基材以及表面和分子之间的特异性反应，例如Au-S自组装单层膜，硅烷化和点击化学。并且其中许多方法还面临着多步修饰和复杂严苛的条件，例如强酸强碱、紫外光照等。因此，材料表面的通用修饰方法极其重要也备受关注。

  聚多巴胺（PDA）修饰方法为材料表面修饰提供了一种简易的通用方法，成为被广泛应用的简单通用表面改性方法。PDA涂层作为底漆层，随后分子通过亲核官能团（例如硫醇或氨基）的迈克尔加成或席夫碱实现第二层修饰。尽管PDA涂层已经取得了很大成功，但由于酚类化学物质的混杂反应性导致PDA表面的特异性反应较差，造成PDA表面会非特异性的与蛋白或生物分子结合。此外，PDA化学的修饰方法依然不够简单高效，两步修饰需要冗长的时间。此外，PDA特有的深色涂层影响病人的使用感受，阻碍了其在医疗产品的应用。因此，研发一步法快速修饰、不引起表面颜色变化且避免混杂反应性的通用修饰方法是迫切需求。

图 1  通过DbaYKY端基的促细胞黏附肽或聚合物实现一步法赋予各类材料表面生物活化。

图 3  一步法生物活化策略的表面性质

图 5  一步法生物活化策略可实现5分钟快速表面功能化，适用于促进各类细胞黏附以及微流控芯片修饰

  论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c05928