近年来，儿茶酚基团因其多样的化学反应性（如π-π堆积、金属配位和共价键合）在生物医学研究中引起了广泛关注。特别是左旋多巴（l-DOPA）作为多巴胺的前体，在贻贝足丝中扮演关键角色，启发了包括组织粘合剂、植入物涂层和伤口愈合材料在内的多种应用。此外，天然含儿茶酚的化合物（如单宁酸、姜黄素和DOPA）已知具有抗菌活性，这使得将儿茶酚单元整合到先进抗菌平台中的兴趣日益增长。
然而，现有的儿茶酚功能化聚合物常面临一些限制：儿茶酚基团数量有限、生物相容性和溶解性不足，以及在生理条件下因快速氧化而导致稳定性低。为此，本研究设计了一种水溶性、生物相容性的DOPA修饰仿生动态聚合物（DOPA-BD），它基于组分动态化学（CDC）原理，通过DOPA-酰肼和六乙二醇共轭的咔唑二醛（CA-HG）的缩聚反应合成，形成动态亚胺和酰腙键。得益于其动态共价主链，DOPA-BD具有生物降解性，并在感染部位常见的弱酸性条件下发生pH响应性降解，其DOPA-酰肼释放量相比生理pH条件下增加了3倍以上。
有趣的是，在CDC驱动下，DOPA-BD折叠成流体动力学直径约7.8纳米的纳米棒结构，周围环绕着提供水溶性和生物相容性的HG链。此外，每个重复单元中都引入了DOPA衍生物，使得该聚合物具有极高的儿茶酚含量，并且在生理缓冲条件下能保持72小时的稳定性和抗氧化性。
在抗菌应用方面，DOPA-BD与阿奇霉素（AZM）联用，对AZM耐药的大肠杆菌（E. coli）展现出协同抗菌活性，将抗生素的疗效提高了4倍。研究表明，DOPA-BD能在相应细菌菌株中诱导活性氧（ROS）的产生，这表明ROS生成是观察到的协同作用的可能机制之一。
合成与结构表征
研究首先合成了单体DOPA-酰肼（DOPA-Hz），并通过核磁共振氢谱（1H NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认了其结构。随后，DOPA-Hz与CA-HG在pH 5的醋酸缓冲液中以1:1摩尔比聚合，形成DOPA-BD。通过静态光散射（SLS）和尺寸排阻色谱（SEC）分析，确定其重均分子量（MW）约为73 kDa，分散度（PD）为2.84。
形态与自组装
荧光光谱分析显示，在聚合过程中，DOPA-BD的发射峰从450纳米红移至520纳米，并伴随颜色从浅黄变为深红，这表明聚合过程中发生了结构重排和链折叠。小角中子散射（SANS）和小角X射线散射（SAXS）分析结合冷冻透射电镜（cryo-TEM）成像证实，DOPA-BD在溶液中形成了核心-壳结构的短纳米棒，长度约为120.4埃，半径约为20.3埃。动态光散射（DLS）测量显示其流体动力学直径（DH）约为7.8纳米，且多分散指数（PDI）较低（约0.16），表明形成了均匀分散的单链纳米颗粒（SCNP）。
pH响应性与稳定性
DLS分析揭示了DOPA-BD的pH依赖性行为：在pH 7.4时，DH约为7.8纳米；当pH降至5时，DH减小至约5.4纳米，尺寸减少了约31%，这归因于酸性条件下动态共价键的部分断裂。降解实验进一步证实，在pH 5的酸性条件下，48小时内DOPA-Hz单体的释放量达到58%，显著高于pH 7.4条件下的17%，凸显了其在感染部位酸性微环境中靶向降解的潜力。
生物相容性
MTT细胞毒性实验使用A549上皮癌细胞评估了DOPA-BD及其降解产物DOPA-Hz的生物相容性。在24小时暴露下，DOPA-BD在浓度高达500微克/毫升时仍能保持约80%的细胞活性，而DOPA-Hz在相同条件下的活性降至约66%。在48小时后，DOPA-BD的细胞活性降至约51%，而DOPA-Hz则急剧下降至3%以下。这种差异可能与DOPA-Hz单位剂量下更高的儿茶酚浓度及其潜在的ROS产生有关。乳酸脱氢酶（LDH）释放实验进一步证实，在24小时内，DOPA-BD在所有测试浓度下引起的细胞膜损伤均较低（细胞毒性低于20%），表明其具有良好的短期生物相容性。
长期稳定性
在生理pH 7.4的磷酸盐缓冲液（PBS）中，DOPA-BD在72小时内能保持胶体稳定性（DH约8纳米，PDI约0.15）。然而，在96小时后开始出现聚集，168小时后DH增加至约50纳米，PDI升至0.5，溶液颜色变为红棕色，这归因于儿茶酚侧链的氧化。当加入抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）后，即使在168小时后，DH和PDI仍保持稳定，颜色也无变化，证实氧化是导致不稳定的主要因素。
抗菌活性与增效作用
首先测定了阿奇霉素（AZM）和DOPA-BD对AZM耐药大肠杆菌（AZMr-E. coli）的最低抑菌浓度（MIC），分别为512微克/毫升和2048微克/毫升。棋盘格实验表明，当128微克/毫升的AZM与512微克/毫升的DOPA-BD联合使用时，表现出协同抗菌作用（分级抑菌浓度指数FICI = 0.5），使两种药物的MIC均降低了4倍。扫描电镜（SEM）图像显示，经此组合处理的细菌细胞表面出现明显的形态改变和粗糙化，提示细胞膜受损。
活性氧（ROS）诱导机制
使用DCFH-DA荧光探针检测了DOPA-BD在AZMr-E. coli中诱导ROS的能力。在处理4小时和24小时后，DOPA-BD和阳性对照多巴胺均能浓度依赖性地显著增加DCF荧光强度，尤其在250微摩尔浓度下，荧光强度相比未处理对照组增加了约9倍。这支持了ROS生成是DOPA-BD增强抗生素效能的潜在机制之一。
结论与展望
总体而言，DOPA-BD作为一种集成了高密度儿茶酚基团、pH响应性降解、纳米棒形态和良好生物相容性的动态可降解平台，展现出了作为抗菌佐剂的巨大潜力。其与AZM联用对抗耐药菌的协同效应，为应对日益严重的抗生素耐药性问题提供了一种有前景的替代策略。未来的研究可以探索通过抗氧化剂共递送或儿茶酚基团的可逆保护等策略，进一步提升其长期稳定性，并拓展其在感染靶向治疗中的应用。
