La chimie de la formation des films de polydopamine : l'interaction amine-quinone

Malgré des investigations approfondies au cours de la dernière décennie, la base chimique des propriétés remarquables d'adhésion sous-marine de la polydopamine (PDA) reste partiellement comprise. La majeure partie des preuves indique que l'adhésion humide de la PDA est un processus complexe basé sur la déposition de films, et la croissance dans laquelle les groupes amine primaires, en plus des moieties de catéchol, jouent un rôle central. Cependant, l'interaction détaillée des interactions chimiques sous-jacentes à la dynamique de la formation des films n'a pas encore été élucidée. Ici, nous rapportons les résultats d'une série d'expériences montrant que la formation de revêtements à partir de dopamine à pH 9,0 dans un tampon carbonaté : (a) nécessite des concentrations élevées de dopamine (>1 mM) ; (b) est due à des espèces produites dans les premières étapes de l'autoxydation de la dopamine ; (c) est accélérée par des quantités équimolaires de périodate provoquant une conversion rapide en o-quinone ; et (d) est améliorée par l'ajout d'hexaméthylenediamine (HMDA) et d'autres amines aliphatiques à longues chaînes même à faibles concentrations de dopamine (<1 mM). Il est proposé que la formation de films de PDA dépendante de la concentration reflète la compétition entre les processus de condensation amine-quinone intermoléculaires, conduisant à des structures oligomériques adhésives réticulées, et la voie de cyclisation intramoléculaire formant de petites unités adhésives de 5,6-dihydroxyindole (DHI). La croissance du film serait alors soutenue par la dopamine et d'autres espèces solubles pouvant être adsorbées à la surface.