川大傅强教授课题组Prog. Polym. Sci. 综述：贻贝仿生的多糖材料在生物医学中的应用

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多糖作为一种天然的聚合物，已经引起了人们的广泛关注。它们广泛存在于植物、微生物、藻类和动物中，被认为是一种高价值的可再生材料。学术界和工业界对多糖的研究不仅将促进其在当前应用领域的快速发展，而且还将拓展其在新领域的应用。由于多糖具有良好的生物相容性、可再生性、生物降解性和无毒等优点，已成为生物医学应用最广泛的生物材料之一。然而，一些天然多糖的性能不能满足现代生物医学的需要，在该领域仍有很大的发展空间。目前传统的改性方法主要有选择性氧化、羧甲基化、乙酰化、磷酸化、磺化、“点击”反应和聚合物接枝等。这些方法使多糖具有良好的溶解性、溶胀性、敏感性、生物活性和吸附性。随着生物医学工程的发展，各种新的应用对多糖的性质提出了新的要求，良好的粘附性和一定数量的活性位点对生物材料也是至关重要的。因此，有必要开发一种新的策略来修饰天然多糖。

图1 贻贝仿生的多糖材料在生物医学中的应用

贻贝是一种海洋生物，它通过贻贝足蛋白对各种表面具有突出的粘附性能。受贻贝的启发，Messersmith等人在2007年发现多巴胺经过自聚合可以在各种无机和有机材料的表面形成聚多巴胺(PDA)薄膜。从那时起，以贻贝为灵感的化学得到了迅速的发展，并已成为一种通用和有效的材料改性策略。在过去几年中，已经报道了大量关于贻贝仿生化学的相关综述。许多研究人员也试图使用这种策略来修饰多糖，使其具有所需的性能。如图2所示，多巴胺及其衍生物(特别是单宁酸(TA))是多糖改性的主要试剂。这一过程包括多巴胺及其类似物的表面自聚合，以及儿茶酚或三酚基团与多糖的共价偶联。值得注意的是，贻贝仿生化学中的相互作用为制备各种贻贝仿生材料提供了一个通用的平台（图3）。因此，贻贝仿生策略使多糖具有优异的粘附性能、抗氧化性能、抗菌性能、包覆能力、高反应活性、螯合和配位能力、生物活性和生物相容性，并为制备具有特定功能的多种杂化材料提供了重要的平台，极大地扩展了其在生物医学领域的应用。

图2代表性的多巴胺及其衍生物的结构和它们改性的多糖结构

图3贻贝仿生化学中的相互作用

近年来，受贻贝启发的多糖材料的研究受到了广泛的关注。受贻贝启发的化学改性作为一种新颖、简单、高效的方法来修饰天然多糖，使其具有一些新的、独特的性质，拓宽了其在生物医学领域的应用。本文首先对多糖的常规改性方法进行了简要综述。然后，他们将重点介绍了受贻贝启发的策略在多糖改性中应用。最后，将强调从贻贝启发策略中获得的改性多糖在生物医学中的应用。在本部分中，它们的生物医学应用包括组织工程、止血、伤口愈合、药物传递、抗菌、化学光热治疗、生物传感器和3D生物打印(图1)。本文对受贻贝启发的多糖材料在生物医学中的应用做了全面的叙述，有望吸引越来越多的研究人员加入这一领域，并对受贻贝启发的多糖材料的发展方向进行了展望。相关成果以“Mussel-Inspired Chemistry: A Promising Strategy for Natural Polysaccharidesin Biomedical Applications”为标题发表在Progress in Polymer Science期刊上，四川大学高分子科学与工程学院2019级博士生刘芳菲为本文的第一作者，通讯作者为四川大学高分子学院的陈枫教授和傅强教授。感谢傅强老师对本文写作的耐心指导。感谢国家自然科学基金面上基金（No.51721091）和四川省科技厅应用基础研究项目（No. 2018JY0022）对本工作的支持！

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2021.101472

来源：FQ课题组

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