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  黑色素是一類重要的生物大分子，廣泛存在于人與動(dòng)物的皮膚和毛發(fā)中，在諸多生理活動(dòng)中都起到核心調(diào)節(jié)作用。聚多巴胺作為最重要的類黑色素仿生材料，制備方法簡(jiǎn)單并且繼承了黑色素的諸多優(yōu)良特性，例如抗氧化、防紫外、良好的生物相容性，黏附能力以及優(yōu)異的光熱特性等。近年來(lái)有關(guān)聚多巴胺用于構(gòu)筑刺激響應(yīng)性智能材料的報(bào)道越來(lái)越多，尤其在生物成像和光熱轉(zhuǎn)化的應(yīng)用受到眾多研究者的關(guān)注。

  近日，四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的李乙文教授，蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部的王召、張正彪教授，華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院程義云教授聯(lián)合在Chemical Society Reviews雜志上刊登了題為“Stimuli-Responsive Polydopamine-based Smart Materials”的邀請(qǐng)綜述，總結(jié)了近年來(lái)聚多巴胺作為一種刺激響應(yīng)性材料在醫(yī)學(xué)診療、傳感器、精密光學(xué)器件、能量轉(zhuǎn)化等多領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。文章重點(diǎn)闡述了聚多巴胺材料的結(jié)構(gòu)與刺激響應(yīng)性能的關(guān)系，論證了豐富的化學(xué)、物理改性方法賦予材料的多模式、多層次的響應(yīng)特性。文章的第一作者是四川大學(xué)博士一年級(jí)學(xué)生楊鵬，通訊作者是蘇州大學(xué)王召教授與四川大學(xué)李乙文教授。

  作者根據(jù)聚多巴胺的大分子化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，解釋了單體的共價(jià)交聯(lián)聚合和寡聚體的非共價(jià)鍵的自組裝相結(jié)合的合成機(jī)理（圖1），提出了聚多巴胺的復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu)可能是決定其刺激響應(yīng)性能的關(guān)鍵因素。作者以聚多巴胺的高共軛結(jié)構(gòu)為例闡述了其對(duì)光響應(yīng)特性的影響，總結(jié)了各類通過(guò)合成改性方法來(lái)調(diào)控聚多巴胺納米粒子的刺激響應(yīng)性能的方案（圖2）。此外，作者還歸納了各類聚多巴胺納米結(jié)構(gòu)材料、聚多巴胺復(fù)合材料的制備和刺激響應(yīng)性能的調(diào)控。聚多巴胺表面具有豐富的可修飾化學(xué)基團(tuán)，可用來(lái)引入額外的刺激響應(yīng)基元，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性能的突破 。不僅如此，聚多巴胺還能夠和其他組分形成聯(lián)動(dòng)，構(gòu)筑多模式、多層次的響應(yīng)性調(diào)控機(jī)制。

圖1. 聚多巴胺的合成機(jī)理

圖2.聚多巴胺刺激響應(yīng)性材料的合成策略

  作者進(jìn)一步歸納了基于聚多巴胺材料的各類刺激響應(yīng)性機(jī)制，包括光、熱、化學(xué)、pH、濕度、機(jī)械力、超聲、電場(chǎng)等。通過(guò)合理的合成設(shè)計(jì)可制備多種單一刺激響應(yīng)性和多重刺激響應(yīng)性的智能材料（圖3）。最后作者總結(jié)了刺激響應(yīng)性聚多巴胺在材料工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用，包括診療、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、自修復(fù)材料、光學(xué)儀器以及海水淡化等。

圖3.聚多巴胺材料的不同刺激響應(yīng)機(jī)制及應(yīng)用

  論文詳見(jiàn)： Peng Yang, Fang Zhu, Zhengbiao Zhang, Yiyun Cheng, Zhao Wang* and Yiwen Li*. Stimuli-Responsive Polydopamine-based Smart Materials. Chem. Soc. Rev., 2021, DOI: 10.1039/D1CS00374G

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/cs/d1cs00374g

作者簡(jiǎn)介：

  王召教授于2018年獲得加州大學(xué)圣地亞哥分校博士學(xué)位，隨后于芝加哥大學(xué)從事博士后研究工作。2021年4月加入蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部，任特聘教授、博士生導(dǎo)師。近年來(lái)以第一/通訊作者身份在Nat. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Mater. Horiz. Small等專業(yè)期刊發(fā)表SCI論文多篇。主要研究方向?yàn)閴弘娊閷?dǎo)的機(jī)械力聚合方法以及聚合反應(yīng)過(guò)程中多層次響應(yīng)性機(jī)制的調(diào)控。

  李乙文教授自16年入職川大后一直從事人造黑色素和多酚功能材料的基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化研究工作，近五年作為通訊作者在Sci. Adv., CCS Chem., Angew. Chem. Int. Ed., Sci. China Chem.等雜志上發(fā)表論文50多篇，相關(guān)專利已成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)讓，成功將黑色素材料的部分關(guān)鍵性能進(jìn)行了有效優(yōu)化和提升，使之能在部分工業(yè)場(chǎng)景下替代傳統(tǒng)高黑度材料（如聚苯胺、微納炭黑等），相關(guān)成果正與華為、MARUBI丸美、長(zhǎng)發(fā)小寨等公司進(jìn)行聯(lián)合產(chǎn)品化研究，合作公司還在川大設(shè)立了專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金來(lái)激勵(lì)相關(guān)的轉(zhuǎn)化工作。