将功能性分子一次性整合到具有多样性和可定制功能的多酚-肽超分子自组装涂层中

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：One-pot Integration of Functional Molecules into Polyphenol-Peptide Supramolecular Self-Assembly Coatings with Diverse and Customizable Functionalities

多功能自组装涂层构建及性能研究。采用六聚精氨酸和鞣酸通过非共价作用构建自组装涂层，集成防污（PEG氢键）、细胞粘附（CRGD π-π堆积）、骨分化（Sr2?配位）和抗菌（TOB静电作用）功能模块，验证了协同组装机制及性能稳定性，提供可扩展的功能化涂层设计路径。

　　

王洪祥|霍开远|郝飞静|詹行杰|张光宇|李娜

浙江中医药大学药学院，中国浙江省杭州市310053

摘要

涂层功能的可定制性对于现代医疗设备的多样化应用至关重要。超分子自组装（SSA）涂层相比传统的化学改性涂层具有明显优势，但其在功能化方面常常面临挑战。本文提出了一种新颖、简单且有效的方法，通过引入功能性分子来对由六聚精氨酸（Arg6）和单宁酸（TA）组成的SSA涂层进行功能化。利用单宁酸中丰富的酚羟基相互作用，多种功能性分子能够通过一步法无缝整合到Arg6-TA SSA涂层中，从而实现高度可定制的功能，包括抗污性（通过与PEG的氢键作用）、增强细胞粘附性（通过与cRGD的π-π堆叠作用）、改善骨分化能力（通过与Sr²⁺离子的配位作用）以及抗菌活性（通过与TOB的静电相互作用）。本文详细研究了这些相互作用机制，并验证了涂层的功能特性和稳定性。这种方法为扩展SSA涂层的应用范围和推进功能化技术提供了有力途径。

部分内容摘录

引言

随着现代医学的发展，医疗设备在诊断、治疗、康复和患者护理等众多领域变得不可或缺。[1]，[2]，[3] 这些设备所使用材料的表面特性和功能特性至关重要，因为它们是生物组织、液体和细胞之间的初始接触界面，直接影响生物反应，进而影响治疗效果。不同的临床应用对材料的要求也各不相同。

TCR涂层

通过将基底浸入TA和CA的混合溶液中，然后加入R6肽溶液，可以轻松获得均匀的TCR涂层（如图1a所示）。FTIR光谱证实了这三种成分均成功整合到了涂层中。3360和3209 cm^-1处的峰对应于肽链的ν(N-H)伸缩振动[24]，1612 cm^-1处的峰归因于TA中的ν(C=C)_Ar，1532 cm^-1处的峰...

结论

本研究建立了一种通用的、一步法原位模块化策略，通过多种非共价相互作用的协同作用构建TCR超分子涂层。该方法能够在不破坏超分子框架的情况下控制单个功能组分的整合，从而展现出可编程和可扩展的适应性，实现抗污、促骨形成、抗菌和细胞粘附等多种生物功能。

作者贡献声明

王洪祥：撰写初稿、方法学设计、实验研究、数据分析。张光宇：撰写、审稿与编辑、结果验证、项目监督。李娜：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金筹措。詹行杰：撰写、审稿与编辑、项目监督。霍开远：结果验证、项目监督、实验研究。郝飞静：数据分析。

缩写说明

超分子自组装（SSA）；逐层沉积（LBL）；六聚精氨酸（R6）；单宁酸（TA）；柠檬酸（CA）；聚乙二醇（PEG）；妥布霉素（TOB）；c(CRGDKGPDC)（c(RGD)）；X射线光电子能谱（XPS）；Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM）；牛血清白蛋白（BSA）；溶菌酶（LYZ）；扫描电子显微镜（SEM）；电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）；碱性磷酸酶（ALP）；金黄色葡萄球菌（S.aureus）；大肠杆菌（E.coli）

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了温州市科学技术局（Y20240088）的资助，以及中国科学院温州研究院（WIUCASQD2021043）的创业资金支持。