四川大学李乙文团队:自增强多酚纳米抗氧化剂

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近日,四川大学高分子科学与工程学院、先进高分子材料全国重点实验室李乙文教授团队通过多重动态共价键构建“自增强”多酚纳米抗氧化剂。该工作利用多重动态键协同保护抗氧化活性基团,显著提升抗氧化效率(较传统聚多巴胺纳米粒子提升5倍),并能在自由基浓度升高时逐步释放抗氧化分子,从而实现自我强化和优秀的抗氧化能力。这项研究提出的策略有望克服传统抗氧化剂使用中功能衰减的瓶颈问题






背景介绍:

抗氧化剂在减轻氧化应激、预防衰老和癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等疾病方面发挥着至关重要的作用。然而,临床使用的抗氧化剂在生产和储存过程中经常会因不可避免的氧化作用而导致活性降低,进而影响疗效,这对材料持续稳定的抗氧化疗效提出了巨大挑战。例如,典型的多酚纳米材料通常是通过天然多酚单体氧化聚合合成,消耗大量酚羟基,降低了多酚的抗氧化性。目前的大多数方法都侧重于调节抗氧化剂的浓度和清除能力,但无法解决氧化引起的功能丧失问题,从而导致毒性和成本相关问题。因此,亟需采用新的策略来开发具有卓越和长期自由基清除特性的强效纳米抗氧化剂。



本文亮点

本工作使用了一种简单但高效的策略,通过整合多重动态键,将多巴胺的氨基和邻苯二酚分别与对苯二甲醛、对苯二硼酸形成希夫碱键、硼酸酯键,合成了一系列自我强化的多酚纳米抗氧化剂,通过硼酸酯键的形成,在制备初期就实现了邻苯二酚抗氧化结构的保护。B←N配位相互作用增强了其水稳定性(图1)。这些纳米抗氧化剂在生理环境中表现出卓越的稳定性,储存30天后仍保持90%以上活性,可以实现长效循环。与传统聚多巴胺纳米粒子和临床药物依达拉奉相比,展现出更强、更全面的抗氧化性能。有趣的是,其抗氧化效率不仅达到传统聚多巴胺纳米粒子的5倍,更显著优于多巴胺单体及其三种合成单体的物理混合物,证实了动态键协同构建带来的性能飞跃。由于兼具酸响应降解能力和ROS响应降解能力,能在自由基水平升高时释放抗氧化成分,其清除自由基的能力与活性氧的浓度成正比。这使它们能够实现自我增强,并具有卓越的抗氧化特性(图2)。体内外实验表明,该抗氧化剂通过抗菌、抗氧化协同作用,对口腔溃疡、败血症等疾病具有优秀的治疗效果。

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图1. 自增强多酚纳米抗氧化剂的设计与制备。


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图2. 自增强多酚纳米抗氧化剂的抗氧化特性表征。




总结与展望:

综上所述,通过引入动态键,成功合成了一系列自增强纳米抗氧化剂。通过自组装的初始阶段对抗氧化分子的预保护,所制备的纳米抗氧化剂表现出更强的抗氧化能力。此外,动态响应化学的引入使得抗氧化构件能够随着环境中ROS浓度的增加而在体外和体内逐步释放,最终实现抗氧化的自我强化特性。所制备的纳米抗氧化剂的功效已在口腔溃疡和败血症模型中得到广泛验证,为开发稳定、多功能、自增强纳米抗氧化剂提供新策略。


相关研究成果以Research Article形式发表在CCS Chemistry,四川大学硕士研究生刘炜洁是该论文的第一作者,李乙文教授与杨磊博士为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和四川省自然科学基金的支持


文章详情:

Self-reinforced polyphenolic nanoantioxidants

Weijie Liu, Bo Liang, Xianheng Wang, Jianhua Zhang, Haotian Li, Tianyou Wang, Hengjie Zhang, Lei Yang*, and Yiwen Li*

Cite this by DOI: 10.31635/ccschem.025.202505838

文章链接:

https://doi.org/10.31635/ccschem.025.202505838




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