Advanced Science:类黑色素纳米材料在先进生物医学中的应用:一个具有非凡前景的通用平台

纳米技术和生物医学的快速发展为纳米医学提供了巨大的机遇。大自然是科学家的宝贵财富,为设计和构建具有非凡性能的多功能生物纳米材料和设备提供了取之不尽的灵感源泉。以生物体天然组分为基础,开发安全高效的、可持续的和生物相容的高科技纳米平台具有极大的生物医学应用价值,因为它们能够通过代谢途径被降解为无毒组分,从而降低生物毒性。黑色素是一种广泛存在于生物体各组织的天然聚合物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,以及热调节、抗氧化、自由基清除、光声性能、金属离子螯合能力、强的近红外区吸收、光致电子态的非辐射弛豫等多种物理化学特性,在生物体中发挥着重要的生理作用。这些优异性能使得类黑色素纳米材料作为一种多功能纳米平台具有广阔的生物应用前景。近年来,类黑色素纳米材料在生物医药、新能源和环境领域等多个领域均取得了许多重要的研究进展。然而,目前为止,已经发表的绝大多数综述着重将聚多巴胺作为一种多功能的表面涂层材料进行介绍,不能完全代表类黑色素纳米材料。为了更好地把握类黑色素纳米材料在生物医学领域的研究现状和努力方向,迫切需要对类黑色素纳米材料在生物医学领域的最新进展进行详细而切题的全景描述,这对促进类黑色素纳米材料的进一步发展和临床转化具有重要的指导意义。

火箭军特色医学中心的满凤媛教授团队、陆军特色医学中心的张伟国教授团队与厦门大学公共卫生学院分子影像暨转化医学研究中心的刘刚教授合作,在Advanced Science (IF = 15.804,中科院SCI期刊分区:材料科学,1区)杂志发表题为“Melanin-like Nanomaterials for Advanced Biomedical Applications: a Versatile Platform with Extraordinary Promise”的综述。本综述首先概述了黑色素的基本理化性质、制备方法和聚合机理。然后,对类黑色素纳米材料在各种生物医学应用方面的最新进展进行了系统和深入的描述,主要集中在生物成像(荧光、光声、磁共振、核医学和多模态成像)、光热治疗)、肿瘤治疗药物递送(pH响应的药物释放、单模式治疗、双模式协同治疗等)和其他新兴的生物医学相关应用(抗氧化和抗炎症治疗、伤口愈合和医用黏合剂、抗细菌感染、辐射防护、帕金森病神经保护和生物传感)。最后,对当前临床转化面临的科学挑战和技术问题进行了理性的探讨,以纳米材料的设计和优化策略以及未来的努力方向进行了展望。这一全面详细且有针对性的综述有望加深我们对类黑色素纳米材料研究现状的认识,有助于推动新型可定制、商业化的多功能纳米生物医学平台的进一步优化设计。

相关论文发表在Advanced Science(DOI: 10.1002/advs.201903129)上。文章的共同第一作者为火箭军特色医学中心放射诊断科主治医师刘恒博士、陆军特色医学中心杨又源硕士、陆军军医大学第一附属医院助理研究员刘玉。通讯作者为满凤媛教授、张伟国教授和刘刚教授。论文工作得到科学基金项目(81901872,81871421,81925019)的支持。