多功能聚多巴胺-黏蛋白空心颗粒：可调壳层渗透性、ROS清除、组织粘附与润滑性能的生物医学应用

本文创新性地开发了聚多巴胺（PDA）-黏蛋白（mucin）杂化空心颗粒（HPs），通过模板法首次实现多巴胺自聚合与黏蛋白的协同组装。该颗粒具有三大突破性功能：1）采用分子/离子"锁"（如Ag+）动态调控壳层渗透性，实现小分子药物高效包载（封装效率达55%）；2）兼具PDA的自由基清除能力（DPPH•清除率86%）与黏蛋白的生物润滑特性（摩擦系数降低80%）；3）在骨关节炎和口腔溃疡等疾病模型中展现组织粘附、氧化应激缓解和磨损防护等多重治疗潜力。这种模块化设计为开发多功能药物递送系统提供了新范式。

　　

材料设计与制备突破
采用钙碳酸盐（CaCO₃）模板法构建PDA-mucin空心颗粒（HPs），通过调控多巴胺聚合时间（1.5小时最优）获得97%的颗粒产率。透射电镜显示Ag⁺"锁定"的HPs@Ag壳层孔隙显著缩小，4 kDa荧光标记羧甲基葡聚糖（FITC-CM-dextran）包封效率提升至55%，远超传统静电吸附法的20%。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实壳层中PDA的特征峰（1444 cm^-1）与黏蛋白的酰胺带（1630/1540 cm^-1）共存。

智能响应释放特性
HPs@Ag在氧化/还原微环境中展现差异化释放：10 mM H₂O₂条件下92小时释放79%药物，比PBS对照组（67%）显著提高。机制研究表明，Ag⁺与PDA的儿茶酚基团配位形成动态交联网络，而葡萄糖通过还原Ag⁺破坏该网络加速释放。这种特性特别适用于糖尿病（高葡萄糖）和肿瘤（高H₂O₂）的病理微环境响应治疗。

自由基清除双刃剑效应
PDA主导的抗氧化性能使HPs对DPPH•和ABTS•⁺的清除率分别达86%和97%。在细胞实验中，100 μg/mL HPs使H₂O₂应激的HeLa细胞存活率从50%提升至94%。但Ag⁺修饰后，HPs@Ag与H₂O₂发生类芬顿反应，产生致死性羟基自由基（•OH），该特性可用于肿瘤的化学动力学治疗（CDT）。

组织界面功能验证
离体实验显示颗粒对猪关节软骨和舌背黏膜的粘附率分别达50%和80%，归因于PDA的邻苯二酚基团和黏蛋白的长链缠结作用。摩擦学测试表明，含HPs的润滑剂使聚二甲基硅氧烷（PDMS）界面摩擦系数降低80%，软骨磨损实验证实其表面纹理参数（S_tr）接近未损伤组织，显著优于缓冲液对照组。

疾病治疗应用前景
该技术可拓展至其他生物聚合物（如透明质酸HA、葡聚糖），通过调整"锁"分子（Zn²⁺、DNA链等）实现miRNA响应释放。在骨关节炎治疗中，HPs能同时解决药物驻留时间短（粘附）、关节氧化应激（ROS清除）和软骨磨损（润滑）三大难题。口腔溃疡应用则受益于颗粒对舌黏膜的持久粘附与创面保护功能。

工艺创新价值
相比传统层层自组装技术，该研究开创性地利用PDA的普适性粘附特性，实现了与带负电黏蛋白的一步共沉积。动态光散射（DLS）证实Ag⁺主要作用于PDA而非黏蛋白，这种选择性交联机制为设计其他功能性空心颗粒提供了新思路。