综述：天然黑色素：从生物学功能到生物功能化纳米颗粒在先进生物医学中的应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了黑色素纳米颗粒（MNPs）作为多功能仿生纳米材料的独特优势，涵盖其生物合成途径（如L-酪氨酸氧化）、理化特性（紫外-近红外250-1100 nm广谱吸收、>200 m2/g比表面积）及在刺激响应药物递送（EPR效应）、肿瘤诊疗一体化（theranostics）、光热治疗（ΔT >25°C）等领域的突破性应用，为耐药性肿瘤和神经退行性疾病的精准医疗提供新范式。

　　

Abstract
黑色素纳米颗粒（MNPs）是通过仿生策略合成的多功能纳米材料，其典型粒径为10-200 nm，具有单分散球形形态和高比表面积（>200 m²/g）。这些颗粒通过聚多巴胺交联框架形成稳定的多孔拓扑网络，展现出显著优于传统金纳米材料的光热转换效率，以及250-1100 nm的广谱光吸收能力。MNPs源自天然或合成黑色素前体，凭借低毒性、优异的生物相容性和酶响应降解特性，在刺激响应药物递送、高分辨率医学成像、实时肿瘤诊疗和靶向光热治疗等领域展现出巨大潜力。

Introduction
黑色素作为自然界广泛存在的色素，在哺乳动物中主要由黑色素细胞合成，是L-酪氨酸氧化还原过程的终产物。其结构单元通常以共价连接的吲哚为特征，但完整分子结构仍不明确。黑色素在哺乳动物中主要存在两种形式：真黑素（eumelanin）和褐黑素（pheomelanin），分别产生黑色/棕色和红色/黄色色素。真黑素的生物合成始于酪氨酸酶催化L-酪氨酸氧化为多巴醌，随后通过5,6-二羟基吲哚-2-羧酸（DHICA）形成聚合物；而褐黑素则通过半胱氨酸介导的巯基化途径生成苯并噻嗪衍生物。

Role of natural melanin in living organisms
黑色素在生物体中执行多种关键功能，包括紫外线防护、自由基清除和体温调节。在哺乳动物中，黑色素沉积的类型、数量和分布决定了毛发和皮肤颜色。值得注意的是，真黑素具有光保护作用，而褐黑素则表现出光毒性。混合型黑色素的比例调节直接影响哺乳动物的毛发颜色。

Synthesis and application of MNPs
目前MNPs的合成主要包括生物合成和化学合成两种途径。生物合成涉及从鱿鱼墨汁、黑芝麻或毛发等天然来源中提取纯化黑色素；化学合成则通过氧化聚合多巴胺等前体实现。MNPs凭借表面功能基团（-COOH/-NH₂）实现高载药量（>20 wt%），并能通过增强渗透滞留（EPR）效应被动靶向肿瘤。其近红外触发的高热（ΔT >25°C）和活性氧（ROS）生成能力可有效清除耐药病原体，而穿透血脑屏障的特性为神经保护药物递送提供了新策略。

Discussion
MNPs作为多功能纳米医学平台，其抗氧化能力、药物递送效率和光热治疗潜力均超越传统纳米材料。通过清除肿瘤微环境中的自由基，MNPs能保护治疗剂免于降解并减少脱靶炎症效应。当前研究聚焦于优化MNPs的电子能带结构以增强光热/光动力协同效应，以及开发pH/ROS双响应智能药物释放系统，推动其在精准医疗和微创治疗中的转化应用。

CRediT authorship contribution statement
胡帅帅负责文稿撰写、研究构思与调查；张静雯参与数据分析；石明艳协助调查与数据分析；张沛负责文稿修订与项目指导。

Funding
本研究获国家自然科学基金（32101150）和河南省自然科学基金（252300421675）资助。

Declaration of competing interest
作者声明无利益冲突。

Acknowledgments
感谢所有审稿人的宝贵意见以及MJEditor（http://www.mjeditor.com）提供的语言协助。