Chem. Soc. Rev.：基于酚类化合物的纳米技术

早在16世纪的欧洲大陆，巧克力就被当成营养滋补品和缓解疲劳的药物，其主要原因是可可豆中的植物多酚 (Plant polyphenol) 具有抗氧化、促进血管舒张的作用。除了可可多酚之外，在自然界中还有大量的酚类化合物 (Phenolic compounds) 广泛地存在于各类植物、动物，甚至真菌和细菌之中。由于其独特的化学性质，人类一直以来就有意识地将酚类化合物应用于皮革、印刷、饮品和医药产业中。近年来，随着材料科学的不断发展，研究酚类化合物的科学家们将他们的目光投向了纳米技术领域。他们发现了以聚多巴胺 (Polydopamine )和单宁酸 (Tannic acid) 为代表的酚类化合物在纳米尺度下可以发挥出重要的作用。通过平衡酚类化合物与各类材料单元的相互作用，人们巧妙地设计出了一系列具有特定性质和功能的纳米粒子。研究表明，这类基于酚类化合物设计的多功能纳米粒子在生物医学、环境保护和新能源开发等多个领域内均表现出了巨大的潜在应用价值。

近期，来自浙江大学/浙江中医药大学的Zhong Chen教授、美国加州大学伯克利分校Phillip B. Messersmith教授以及美国加州大学圣地亚哥分校的Jesse V. Jokerst教授合作，聚焦于生物医学领域，系统性地综述了基于酚类化合物的纳米技术 (Phenolic-enabled nanotechnology, PEN) 在该方向上的研究进展。

在该工作中，作者首先归纳了酚类化合物与不同基底材料的相互作用力，从分子层面阐述了酚类化合物与无机材料、有机材料、生物大分子和其他类别材料的作用形式。总结发现，在与不同材料的相互作用中，主导酚类化合物的相互作用力相差迥异，其作用力的种类和强弱直接影响着目标粒子的结构与性质。

而后，作者根据制备途径的不同，将所有基于酚类化合物设计的纳米粒子分成三类——直接制备 (Direct synthesis)、表面包覆 (Surface coating) 和二次生长 (Secondary growth)，并探讨了酚类化合物在各类粒子设计中所起到的作用。总结发现，酚类单体分子在一定条件下，可以在局限范围内自发性地聚合形成具有特定结构与形貌的聚合物，该类聚合物既可以直接形成纳米粒子，也可以包覆在基底表面形成核壳结构的纳米粒子，还可以作为其他材料生长的基底模板。例如，多巴胺分子在微乳液表面聚合后可以形成多孔、空心和碗状的纳米粒子；在金属离子的辅助下，单宁酸可以细胞表面形成多层保护膜；聚多巴胺表面可以作为原子转移自由基聚合的反应场所。

由于酚类化合物自身具有光吸收、抗氧化、自由基清除、金属螯和等功能，加之其相对较好的生物活性和生物相容性，研究人员依此设计了一系列用于生物检测、生物成像和疾病治疗等生物医学领域应用的纳米粒子。总结发现，酚类化合物不仅自身可以起到治疗作用，同时也能将具有不同功能的模块整合到同一个纳米系统中，起到“粘合剂”的作用。酚类化合物的引入不仅极大地促进了生物检测和纳米医学领域的发展，而且为交叉学科领域中新型功能材料的制备提供了新的思路。

最后，作者对基于酚类化合物的纳米技术在生物医学领域所面临的机遇与挑战进行了展望。

该成果近日发表在英国皇家化学学会综述期刊Chemical Society Reviews 上。本文的共同第一作者为浙江大学博士后Di Wu和加州大学圣地亚哥分校博士后Jiajing Zhou。

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Phenolic-enabled nanotechnology: versatile particle engineering for biomedicine

Di Wu, Jiajing Zhou, Matthew N. Creyer, Wonjun Yim, Zhong Chen, Phillip B. Messersmith, Jesse V. Jokerst

Chem. Soc. Rev., 2021, DOI: 10.1039/d0cs00908c