通過自由基抑制劑研究聚多巴胺的形成機理

王倩穎, 崔樹勛

(西南交通大學材料先進技術教育部重點實驗室, 成都 610031)

長期以來, 科學家們一直在研究貽貝的濕黏附性能, 發現多巴(3,4-二羥基苯丙氨酸, DOPA)和富含賴氨酸的蛋白質是產生這種黏附力的主要原因[1～3]. 多巴胺[4-(2-乙胺基)苯-1,2-二酚, DA]因分子內部含有鄰苯二酚官能團, 具有與DOPA相似的分子結構[4～7]. DA在溶液中會自發聚合/組裝形成聚多巴胺(PDA)[8,9]. 近年來, PDA作為一種新型表面涂層備受關注[10]. PDA具有與貽貝足絲蛋白類似的黏附性能, 易沉積在幾乎所有類型的無機和有機基質上, 具有持久的耐用性. PDA可通過溶解氧化法[11]、 酶促反應法[12]及電極沉積法[13]等簡便的聚合方法獲得, 并在生物材料[14～17]、 電化學器械[18,19]、 光催化[20]和表面功能化[21～26]等領域有潛在的應用價值.

盡管關于PDA應用的報道很多, 但PDA自身的形成過程和聚合機理迄今仍無定論. Yao等[27]認為DA聚合機理是“氧化-聚合”機理, 即DA首先被氧化生成多巴胺醌, 再通過邁克爾加成發生分子內環化, 經氧化重排生成5,6-二羥基吲哚(DHI), DHI與吲哚琨發生支化反應生成同分異構體, 再經反歧化等反應生成PDA復合層[28]. Bielawski等[29]認為是非共價鍵作用使之聚合, 這些非共價鍵使PDA高度穩定且不溶于水. 該模型認為, 一方面, 2個DA分子和1個DHI分子通過非共價鍵作用(如氫鍵等)形成三聚體; 另一方面, DHI自聚形成三聚體, 兩種三聚體共同作用形成PDA, 即共價鍵和非共價鍵作用均發生并在PDA形成過程中起到不同作用. Lee等[30]通過高效液相色譜(HPLC)-質譜分析也證明了PDA的形成是非共……