Catecholamine-Copper Redox as a Basis for Site-Specific Single-Step Functionalization of Material Surfaces.
Catecholamine-Copper Redox as a Basis for Site-Specific Single-Step Functionalization of Material Surfaces.
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DOI：
10.1021/acsami.0c19396
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发表时间：
2021-01-27
影响因子：
9.5
通讯作者：
Izgu EC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jia Z;Hast K;Izgu EC
实现稳健和简便的表面功能化过程对生物材料和生物技术至关重要，但仍然是一个挑战。在这里，我们报告了一种新的化学方法，使操作简单和位点特异性表面功能化。该机制涉及儿茶酚-铜氧化还原化学，其中炔基儿茶酚胺的氧化聚合将Cu（II）还原为Cu（I），其原位催化与感兴趣的含叠氮化物分子（MOI）的点击反应。该工艺能够在单个操作中使用小至亚微升的体积滴涂和接枝二维和三维固体表面。该方法的通用性示出用于固定不同结构和化学或生物活性的MOIs。在抗生物污损，细胞粘附，支架播种，和组织再生的生物应用被证明，其中细胞的活动或命运是位点特异性操纵。这项工作通过将简单性和精确性与多用途表面功能化相结合来推进表面化学。
Realization of robust and facile surface functionalization processes is critical to biomaterials and biotechnology yet remains a challenge. Here, we report a new chemical approach that enables operationally simple and site-specific surface functionalization. The mechanism involves a catechol-copper redox chemistry, where the oxidative polymerization of an alkynyl catecholamine reduces Cu(II) to Cu(I), which in situ catalyzes a click reaction with azide-containing molecules of interest (MOIs). This process enables drop-coating and grafting of two- and three-dimensional solid surfaces in a single operation using as small as sub-microliter volumes. Generalizability of the method is shown for immobilizing MOIs of diverse structure and chemical or biological activity. Biological applications in anti-biofouling, cellular adhesion, scaffold seeding, and tissue regeneration are demonstrated, in which the activities or fates of cells are site-specifically manipulated. This work advances surface chemistry by integrating simplicity and precision with multipurpose surface functionalization.
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