文章背景

近年来，纳米生物材料的快速发展为疾病诊断与治疗提供了新的思路和方法。在众多功能材料中，聚多巴胺(Polydopamine, PDA)因其独特的仿生特性和多样的生物学功能受到广泛关注。受海洋贻贝足蛋白的启发，可通过多巴胺单体自聚合形成具有强粘附性、良好生物相容性以及丰富表面官能团的PDA纳米材料。这些特性使PDA不仅可作为药物载体、表面修饰层，还能作为功能平台整合多种活性组分，显著提升了纳米制剂在复杂生物微环境中的适应性与治疗效率。

金属-聚多巴胺复合材料在此基础上进一步拓展了功能维度。PDA结构中的邻苯二酚和氨基官能团对多种金属离子表现出高亲和力，能够通过配位、氧化还原、cation-π和动态共价

键等多种作用有效整合金属元素(如Fe、Cu、Mn、Ag及碱土金属等)，实现金属离子的高负载、可控释放和功能协同。这类复合材料不仅继承了PDA本身的优良特性，还引入了金属特异的催化、电磁性、放射性和生物学效应等，从而在抗肿瘤、抗感染、免疫调节、组织再生和多模态成像等生物医学领域展示出巨大的应用潜力。

目前，该类材料已在联合治疗、仿生支架、响应性药物递送和诊疗一体化系统中取得显著进展，尤其在克服传统治疗耐药性、实现精准调控及降低系统毒性方面表现出独特优势。因此，系统总结金属-聚多巴胺复合材料的设计策略、相互作用机制及其生物医学应用，对推动下一代智能纳米药物的研发与临床转化具有重要的指导意义。

文章概述

       华东理工大学李永生课题组在最新的综述论文中，系统梳理了近年来金属-聚多巴胺基复合材料的设计策略及其在主流生物医学领域的研究进展。文章首先创新性地依据金属特性，将复合材料分为五大类：碱土金属-、过渡金属-、贵金属-、类金属-及放射性核素-PDA复合材料(图1)，并阐述了四类关键相互作用模式——cation-π作用、配位作用、氧化还原及动态共价键，着重阐述了金属-PDA配位螯合机制，为材料设计奠定理论基础。其次，总结了“后掺杂”、“预掺杂”、“离子交换”等合成方法(图2)，分析了不同策略在金属负载量、稳定性及适用金属种类方面的优势与局限，为不同应用场景下材料制备提供了清晰的技术路径。再次，重点归纳总结了各类复合材料在特定领域的突破性应用：如Fe-PDA通过芬顿反应和“铁死亡”机制用于肿瘤治疗；Cu-PDA引发“铜死亡”并高效抗菌；Mn-PDA激活cGAS-STING免疫通路；碱土金属-PDA促进骨组织再生与伤口愈合；贵金属-PDA实现成像引导下的光热-化疗联合治疗等。最后，文章指出未来发展面临三大挑战：深入解析PDA聚合与金属配位机制、明确体内生物学行为与长期安全性及发展诊疗一体化多功能平台，并提出结合人工智能预测材料构效关系，为领域发展指明方向。

图1 不同类别金属-聚多巴胺复合材料在生物医学领域的主要应用

图2 金属-聚多巴胺纳米材料合成的四种策略: (a) 后掺杂法; (b) 预掺杂法; (c) 金属离子交换法; (d) 预修饰/后功能化法

       论文第一作者为华东理工大学硕士研究生魏肖轶，通信联系人为曹渊渊副教授和李永生教授。

引用本文

金属-聚多巴胺基复合材料设计及其生物医学应用.魏肖轶, 曹渊渊, 李永生 .高分子学报, doi:10.11777/j.issn1000-3304.2025.25158Fabrication of metal-polydopamine based composites and their biomedical applications.Wei, X. Y.; Cao, Y. Y.; Li, Y. S.Acta Polymerica Sinica, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25158