Melanin Made by Dopamine Oxidation: Thin Films and Interactions with Polyelectrolyte Multilayers
Mélanine produite par oxydation de la dopamine : films minces et interactions avec des multicouches de polyélectrolytes
Résumé
The spontaneous oxidation of dopamine in slightly alkaline solutions was investigated on the basis of the work of Lee and others [Science, 318:426-430, 2007], and the reaction product was identified as dopamine-melanin. The ability of melanin to covalently bind amine functional groups was confirmed by quantification of the corresponding binding sites on dopamine-melanin aggregates. Furthermore it is possible to redissolve dopamine-melanin aggregates in strongly alkaline solutions. The obtained small melanin grains were used to build layer-by-layer deposits with poly(diallyldimethylammonium) (PDADMA). Different methods of dopamine oxidation to grow melanin films at solid-liquid interfaces were developed. All examined methods lead to continuous dopamine-melanin films with very similar surface morphologies. The dopamine-melanin films become impermeable to electrochemical probes at a thickness in the 10 nm range. In this context a higher permeability for positively charged and neutral probes than for negatively charged ones was confirmed for one preparation method. The adsorption of proteins on dopamine-melanin coatings was explained as combination of electrostatic and strong, most probably covalent, interactions. To obtain this explanation, the zeta-potential of dopamine-melanin deposits has been measured as a function of pH. The formation of melanin by dopamine oxidation in layer-by-layer films of poly(L-lysine) (PLL) and hyaluronate (HA) was studied: Melanin is able to homogeneously fill (PLL-HA)n films and the obtained polyelectrolyte-melanin composites can be detached from their substrate as free-standing membranes prepared by a biomimetic method in mild conditions.
L'oxydation spontanée de la dopamine en solution légèrement basique a été étudiée sur la base de la publication de Lee [Science, 318:426-430, 2007], et le produit de la réaction a été identifié comme de la mélanine. La capacité de la mélanine de lier des groupements amines de façon covalente a été confirmée par la quantification des sites de liaison correspondants. En outre il est possible de rédisperser des agrégats de mélanine dans des solutions fortement basiques. Les grains de mélanine ainsi obtenus ont été utilisés pour construire des films multicouches avec le poly(diallyldimethyl ammonium) (PDADMA). Différentes méthodes d'oxydation de la dopamine pour former des films de mélanine à l'interface solide-liquide ont été développées. Toutes les méthodes mènent à la formation de films continus de mélanine ayant des morphologies de surface similaires. Elles deviennent imperméables à des sondes électrochimiques à partir d'une épaisseur de l'ordre de 10 nm. Une plus grande perméabilité à des sondes chargées positivement ou neutres qu'à des sondes négatives a été confirmée. L'adsorption de protéines à des revêtements de mélanine a été expliquée par une combinaison d'interactions électrostatiques et covalentes. Pour arriver à cette explication le potentiel zêta de dépôts de mélanine a été mesuré en fonction du pH. La formation de la mélanine dans des films multicouches de poly(L-lysine) (PLL) et de hyaluronate (HA) a été étudiée: la mélanine est capable de remplir des films (PLL-HA)n de manière homogène, et les composés ainsi obtenus peuvent être détachés de leurs substrats comme membranes autosupportées préparées par une méthode biomimétique sous conditions douces.
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