多巴胺最廣為人知的是神經(jīng)遞質(zhì).然而，相當未知的是，貽貝使用的水下膠水含有大量的左旋多巴分子，一種多巴胺的類似物。

受此啟發(fā)，最近描述了可用于激活其他非活性表面的聚多巴胺涂層。這些涂層開發(fā)中的一個問題是它們的確切結(jié)構(gòu)是未知的。已經(jīng)提出了幾種聚多巴胺涂層模型，但格羅寧根大學(xué)的科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)通過直接測量展示了這些涂層的真實外觀。他們的研究結(jié)果于7年2023月<>日發(fā)表在《自然通訊》上。

聚多巴胺涂料顯示出巨大的前景：它們不需要除水以外的任何溶劑，并且具有生物相容性。它們是多功能涂料，可粘附到幾乎所有表面，并可用作中間層，例如在聚烯烴等非活性表面上。“然而，直到現(xiàn)在，我們還不了解它們的確切組成和它們的形成方式，”格羅寧根大學(xué)工程技術(shù)研究所產(chǎn)品技術(shù)組的博士后研究員Hamoon Hemmatpour解釋說。

積木

為了彌補這一空白，Hemmatpour著手研究涂層的形成。“在宏觀尺度上，這種涂層形成得非?？?，太快了，無法研究可能揭示正在發(fā)生的事情的中間體，”他解釋說。

因此，他使用來自粘土礦物的納米管作為涂層的基材。礦物中的大表面積和負電荷會從溶液中吸引中間體，從而減慢聚合過程。“這使我們能夠在聚合過程中采集納米管的樣本來鑒定中間體。

以前表征聚多巴胺涂層的嘗試使用質(zhì)譜等技術(shù)，其揭示了聚合物的組成，但不能揭示聚合物的確切化學(xué)結(jié)構(gòu)。通過用固體核磁共振和X射線光電子能譜(XPS)研究納米管上的中間體，Hemmatpour可以重建聚合過程中發(fā)生的事情。

“這些技術(shù)顯示了存在哪些化學(xué)鍵。一旦所有信息都得到了，Hemmatpour和他的同事就可以發(fā)現(xiàn)涂層中構(gòu)建塊的結(jié)構(gòu)，從而解析它們的結(jié)構(gòu)。

緩沖鹽

當緩沖溶液達到8.5或更高的pH值時，多巴胺開始聚合。“我們注意到的一件事是，緩沖鹽TRIS成為結(jié)構(gòu)的一部分，在聚合的第一階段是一個相當大的部分，并且隨著反應(yīng)的進展，程度較小。該過程的最終分析揭示了多巴胺的自氧化，然后是交聯(lián)、分子內(nèi)環(huán)化和異構(gòu)化。

這項研究揭示了聚多巴胺涂層的形成和結(jié)構(gòu)，使科學(xué)家能夠根據(jù)不同的應(yīng)用調(diào)整工藝。“我們還相信，我們對粘土納米管的使用可以擴展到其他快速過程的研究，”Hemmatpour說。“調(diào)整納米管以增加表面積將使我們能夠進一步減緩反應(yīng)。

“這項研究還有其他有趣的觀察結(jié)果，”Hemmatpour補充道。“在神經(jīng)細胞中，多巴胺儲存在pH值非常低的囊泡中，但在神經(jīng)退行性疾病中，這些囊泡不知何故變得滲漏，多巴胺積聚在pH值較高的細胞質(zhì)中。在那里，多巴胺聚合成有毒團塊，最終殺死神經(jīng)元。我們的研究為這種機制和這一過程的中間體提供了新的見解，可用于尋找治療神經(jīng)退行性疾病的方法。