DOPA水溶液的自聚及掺杂DOPA的CaCO3粒子(2)

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2 多巴胺的自聚反应

2.1 多巴胺的发现

生物学家研究发现在自然界中存在大量并且完全不同形态形貌的生物粘附行为。粘附行为的实现是两种物体（主要是物体表面）之间相对作用的结果。它的形式基本上是通过两个物质的相互作用时产生的摩擦、烧结或者是聚集作用等现象表现出来。

在生物界中，我们所了解的粘附行大致可分为细胞与细胞之间的粘附、有生命的生物体与无生命物质之间的粘附、生物体与外部表面之间的粘附。陆地生物的粘附行为中最广泛地为人所知的是蜗牛。另外，在海洋生物中的粘附行为更为奇特且多变。在人类开始通过船只、潜水艇等探索海洋深处奥秘或者建造海上发电站或者海上的油田钻井等过程中，科学家们发现海洋生物污染问题也随之到来。比如贻贝，它们黏附在船体上，即使在巨浪的冲击下仍能够紧紧附上而不分离。科学家开始研究如何清除这些机器设备，船体或者管道中的生物污染。结果表明：清除生物污染的实践效果不显著，而且还需要花费大量的财力和人力。基于对其粘附行为机理的研究过程中，研究学者也发现了生物粘附在医学、材料学、生物学、应用化学等学科领域的重要作用。其中，贻贝也同时引起了科学研究学者的研究兴趣。

海洋贻贝是一种双壳类的软体动物，属于软体动物瓣鳃纲，外壳呈青黑褐色，首要生活在海滨岩石上。贻贝的足腺能够分泌足丝腺，这种足丝腺液在湿态条件下可以迅速地固化形成足丝，这些具有超强粘附力的足丝形成一个类似粘附吸盘的存在帮助贻贝紧紧吸附在岩石，船体等固体表面。这种足丝的主要成份是贻贝粘附蛋白(MAPs），它可以发生自身交联反应，能在较短时间内形成很强的作用力。贻贝粘附蛋白组成中存在大量蛋白质，其中的氨基酸残基存在L-DOPA儿茶酚的衍生物。作为L-DOPA儿茶酚的衍生物的一种-多巴胺，它拥有邻苯二酚基团和一个氨基结构。在我们的仿生学研究中，这种结构值得被很好的应用模拟贻贝黏附蛋白，达到很好的附着功能。

2.2 多巴胺的结构

多巴胺的英语名为Dopamine(简称DOPA),分子式是C8H11NO2，分子量是153.18，化学名为4-（2-乙胺基）苯-1,2-二酚，化学结构如图1所示。多巴胺单体在水中易溶，微溶于无水乙醇。

多巴胺的化学结构

图1 多巴胺的化学结构

多巴胺作为一种儿茶酚胺类的衍生物，也广泛存在于生物体内。神经递质存在突触中，当信息来到突触，它就会释放出能越过神经细胞与神经细胞之间的间隔，把信息传递开来，多巴胺这种神经的输送作用是输送高兴和欢快。最先是Arvid Carlsson 确定了多巴胺为脑内信息输送的角色，并是获得了2000年的诺贝尔医学奖。在医学领域中，基于多巴胺通报高兴冲动愉悦的信息和激发人对异性的感情，科学者们发现多巴胺可以治疗抑郁症并且可以帮助帕金森症患者或阿尔兹海默氏症患者控制病情4。多巴胺是一个苯环基布局，支链同时具有两个酚羟基和一个乙胺基。