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  黑色素是一類重要的生物大分子，廣泛存在于人與動物的皮膚和毛發中，在諸多生理活動中都起到核心調節作用。聚多巴胺作為最重要的類黑色素仿生材料，制備方法簡單并且繼承了黑色素的諸多優良特性，例如抗氧化、防紫外、良好的生物相容性，黏附能力以及優異的光熱特性等。近年來有關聚多巴胺用于構筑刺激響應性智能材料的報道越來越多，尤其在生物成像和光熱轉化的應用受到眾多研究者的關注。

  近日，四川大學高分子科學與工程學院，高分子材料工程國家重點實驗室的李乙文教授，蘇州大學材料與化學化工學部的王召、張正彪教授，華東師范大學生命科學學院程義云教授聯合在Chemical Society Reviews雜志上刊登了題為“Stimuli-Responsive Polydopamine-based Smart Materials”的邀請綜述，總結了近年來聚多巴胺作為一種刺激響應性材料在醫學診療、傳感器、精密光學器件、能量轉化等多領域的應用進展。文章重點闡述了聚多巴胺材料的結構與刺激響應性能的關系，論證了豐富的化學、物理改性方法賦予材料的多模式、多層次的響應特性。文章的第一作者是四川大學博士一年級學生楊鵬，通訊作者是蘇州大學王召教授與四川大學李乙文教授。

  作者根據聚多巴胺的大分子化學結構特點，解釋了單體的共價交聯聚合和寡聚體的非共價鍵的自組裝相結合的合成機理（圖1），提出了聚多巴胺的復雜化學結構可能是決定其刺激響應性能的關鍵因素。作者以聚多巴胺的高共軛結構為例闡述了其對光響應特性的影響，總結了各類通過合成改性方法來調控聚多巴胺納米粒子的刺激響應性能的方案（圖2）。此外，作者還歸納了各類聚多巴胺納米結構材料、聚多巴胺復合材料的制備和刺激響應性能的調控。聚多巴胺表面具有豐富的可修飾化學基團，可用來引入額外的刺激響應基元，實現響應性能的突破 。不僅如此，聚多巴胺還能夠和其他組分形成聯動，構筑多模式、多層次的響應性調控機制。

圖1. 聚多巴胺的合成機理

圖2.聚多巴胺刺激響應性材料的合成策略

  作者進一步歸納了基于聚多巴胺材料的各類刺激響應性機制，包括光、熱、化學、pH、濕度、機械力、超聲、電場等。通過合理的合成設計可制備多種單一刺激響應性和多重刺激響應性的智能材料（圖3）。最后作者總結了刺激響應性聚多巴胺在材料工程領域的主要應用，包括診療、傳感器、驅動器、自修復材料、光學儀器以及海水淡化等。

圖3.聚多巴胺材料的不同刺激響應機制及應用

  論文詳見： 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

作者簡介：

  王召教授于2018年獲得加州大學圣地亞哥分校博士學位，隨后于芝加哥大學從事博士后研究工作。2021年4月加入蘇州大學材料與化學化工學部，任特聘教授、博士生導師。近年來以第一/通訊作者身份在Nat. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Mater. Horiz. Small等專業期刊發表SCI論文多篇。主要研究方向為壓電介導的機械力聚合方法以及聚合反應過程中多層次響應性機制的調控。

  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與轉化研究工作，近五年作為通訊作者在Sci. Adv., CCS Chem., Angew. Chem. Int. Ed., Sci. China Chem.等雜志上發表論文50多篇，相關專利已成功實現轉讓，成功將黑色素材料的部分關鍵性能進行了有效優化和提升，使之能在部分工業場景下替代傳統高黑度材料（如聚苯胺、微納炭黑等），相關成果正與華為、MARUBI丸美、長發小寨等公司進行聯合產品化研究，合作公司還在川大設立了專項獎學金來激勵相關的轉化工作。