综述：聚多巴胺纳米材料抗氧化结构的调控：机制、策略及其在活性氧介导疾病中的应用

本综述系统阐述了聚多巴胺（PDA）纳米材料的聚合机制、理化特性及其在活性氧（ROS）相关疾病治疗中的前沿应用。作者深入探讨了PDA的抗氧化、抗炎及金属螯合等核心功能，并聚焦其在帕金森病（PD）、阿尔茨海默病（AD）、糖尿病创面、缺血再灌注损伤（I/R）及类风湿关节炎（RA）等疾病中的治疗潜力与分子机制，为氧化应激相关疾病的精准治疗提供了创新策略与理论框架。

　　

聚合机制与关键调控因素

聚多巴胺（PDA）的合成是一个多层次组装过程，其分子结构仍存在争议。主流观点认为，PDA的形成涉及多巴胺（DA）在弱碱性条件下的自氧化聚合，生成多巴胺醌，进一步氧化聚合形成PDA。这一过程不仅包含共价聚合，还涉及非共价自组装，如离子-偶极配位、电荷转移复合物及π-π堆积等相互作用。关键调控因素包括溶剂选择、pH值、DA浓度、温度及金属离子添加。例如，Tris缓冲液可通过亲核组分与多巴胺醌中间体反应，调控PDA形态与尺寸；提高NaOH浓度可加速聚合，减小粒径；过量DA则导致膜增厚但可能增加表面粗糙度；温度升高加速反应速率；金属离子如Fe³⁺、Cu²⁺可改变氧化还原电位，通过与PDA功能基团配位增强其稳定性与功能多样性。

理化特性：多功能协同的生物学基础

PDA具备优异的粘附性、生物可降解性、金属螯合能力、生物相容性及光热转换能力，这些特性为其生物医学应用奠定了坚实基础。其粘附性源于儿茶酚基团，可通过氢键、金属配位、π-π堆积、迈克尔加成及希夫碱反应等多种机制与生物组织结合。生物降解性表现为在碱性条件下羟基攻击DHI单元引发聚合物骨架断裂，最终导致层状结构剥离，体内实验证实其具有良好的生物相容性与可降解性。金属螯合能力使其能有效捕获Fe²⁺、Cu²⁺等离子，抑制芬顿反应，减少·OH生成。光热转换能力源于其扩展的π电子体系及氧化还原活性基团，在近红外（NIR）照射下可高效产热，用于光热治疗（PTT）及成像。抗氧化活性则通过直接清除ROS、模拟SOD、CAT、GPx等酶活性及调控线粒体功能等多途径实现，显著缓解氧化应激与炎症反应。

抗氧化结构调控策略

为优化PDA的抗氧化性能，研究者开发了多种调控策略：

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  微观结构调控：通过引入醛类交联剂或碱性氨基酸单元破坏紧密π堆积结构，增强自由基清除能力。

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  尺寸控制：减小粒径增加单位质量活性位点暴露，提升抗氧化效率。

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  氧化还原态调节：利用还原剂（如抗坏血酸）或氧化处理制备不同氧化态的PDA，调节其电子转移能力。

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  表面化学修饰：引入功能基团或配体（如槲皮素、硒代半胱氨酸），增强酶模拟活性或靶向性。

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  合成条件优化：调整单体/醛比例、温度、pH等参数，精细调控分子结构与聚集状态。

在ROS相关疾病治疗中的应用

帕金森病（PD）

PDA纳米平台通过装载药物（如二甲双胍、姜黄素）、修饰靶向肽（RVG29）或整合光热技术，增强血脑屏障（BBB）穿透能力，促进α-突触核蛋白（α-Syn）降解，清除ROS，保护多巴胺能神经元。例如，PDA-SeCys纳米复合物模拟GPx活性，减轻氧化损伤；mPDA纳米结构通过调控神经激素代谢恢复神经黑色素功能。

阿尔茨海默病（AD）

PDA通过螯合Cu²⁺、Zn²⁺等金属离子抑制Aβ聚集，清除ROS，并利用光热效应促进Aβ原纤维解聚。多功能纳米平台如PDA@K、Au@PDA-Apt及Se@PDA@Bor通过多酶模拟活性调节小胶质细胞极化，缓解神经炎症。

糖尿病创面愈合

PDA基水凝胶（如DSeP@PB、HPDAlR）通过抗氧化、抗菌及免疫调节功能促进伤口愈合。其光热效应可消除细菌生物膜，调控巨噬细胞向M2表型极化，增强血管生成。银离子修饰的Ag@Ins-mPD系统则协同降低血糖与抗感染。

缺血再灌注损伤（I/R）

PDA纳米材料通过清除ROS、螯合Fe²⁺抑制铁死亡，改善线粒体功能，并调节免疫微环境。例如，FeM@Sr-TNK平台整合磁热靶向与光声成像，实现血栓精准治疗；PDA@M通过膜伪装技术靶向心肌细胞，减轻氧化损伤与细胞坏死。

类风湿关节炎（RA）

PDA光热效应联合药物（如甲氨蝶呤、托珠单抗）可高效消除炎症因子，促进M2巨噬细胞极化。Pt-MOF@Au@QDs/PDA等平台通过产氢与光热协同治疗，调控关节微环境；PEI-PDA@C-176则抑制STING通路，缓解自身免疫反应。

其他ROS相关疾病应用

PDA在炎症性抑郁治疗中通过TLR4/NF-κB通路抑制小胶质细胞活化；在防晒产品中抑制UV诱导的ROS生成与光老化；在口服给药中增强黏膜穿透与上皮转运；在1型糖尿病胰岛移植中通过缓释槲皮素保护β细胞功能。

结论与展望

PDA纳米材料凭借其多功能特性在ROS相关疾病治疗中展现出巨大潜力，但其分子机制、长期生物相容性及临床转化仍需深入探索。未来研究应聚焦机制阐明、 preclinical 优化及临床评估，并通过开发新型复合物增强靶向性与治疗效率，推动其在精准医疗中的应用。