ENGINEERINGNET.BE - Coatings van polydopamine zijn veelbelovend: er is alleen water nodig als oplosmiddel en ze zijn biocompatibel.
Ook zijn ze veelzijdig en hechten ze aan bijna alle oppervlakken. Daarbij zijn ze handig als tussenlaag, bijvoorbeeld op oppervlakken die zelf bijna nergens aan hechten zoals polyolefine kunststoffen.
‘Op macroscopische schaal vormt deze coating te snel om de intermediaire verbindingen te bestuderen, die zouden laten zien wat er precies gebeurt’, aldus postdoc Hamoon Hemmatpour. Daarom gebruikte hij buisjes van een klei-mineraal van nanometer-formaat als substraat waarop zich een coating vormt.
Door het grote oppervlak en de negatieve ladingen van het mineraal trekt dit de intermediaire verbindingen aan uit de oplossing. Dat vertraagt het proces van polymerisatie. ‘Daardoor konden we monsters van de nanobuisjes nemen tijdens de polymerisatie om de intermediaire verbindingen te bestuderen.'
Door deze verbindingen te bestuderen met vaste stof NMR en röntgen foto-elektron spectroscopie kon Hemmatpour reconstrueren wat er tijdens polymerisatie gebeurt.
De eerste stap is polymerisatie van dopamine, wat begint als de zuurgraad in de oplossing waarden van 8,5 of hoger bereikt. ‘Wat we ook opmerkten is dat het TRIS-zout uit de buffer die de zuurgraad bepaalt onderdeel werd van de structuur, een flink hoeveelheid in het begin van de reactie en later wat minder.’
De analyse liet tenslotte auto-oxidatie van dopamine zien, gevolgd door het ontstaan van kruiselingse verbindingen, het vormen van ringsluiting tussen moleculen en isomerisatie.
Het onderzoek toont hoe de coatings zich vormen en welke structuur ze hebben. Met die kennis kunnen wetenschappers het proces aanpassen voor specifieke toepassingen. ‘We denken ook dat het met deze nanobuisjes mogelijk is andere snelle processen te bestuderen’, zegt Hemmatpour. ‘Door de nanobuisjes een groter oppervlak te geven, zouden we reacties nog verder kunnen vertragen.’
‘Er zijn ook andere interessante conclusies die we kunnen trekken uit ons werk’, stelt Hemmatpour. ‘In zenuwcellen ligt dopamine opgeslagen in blaasjes met een zeer lage zuurgraad, maar bij neurodegeneratieve ziekten gaan die blaasjes lekken, zodat dopamine eruit loopt in de cel waar de zuurgraad hoger is.'
'Daar polymeriseert het dopamine tot giftige klontjes die de zenuwcel kunnen doden. Ons werk levert zo nieuwe inzichten op in de mechanismen van dit proces en kan de weg wijzen naar een behandeling van neurodegeneratieve ziekten.’
