21. januára 2020

Prírodné lepidlo, alebo ako súvisia mušle s ľudským mozgom a opaľovaním?

Ľudia neboli ani zďaleka prví, kto vytvoril lepidlá. Preborníkom v prilepovaní sa sú v zvieracej ríši mušle. Napríklad taká slávka jedlá (Mytilus edulis) je schopná nalepiť sa na rôzne povrchy, pričom sila väzby približne zodpovedá sekundovým lepidlám. Za túto svoju nevšednú schopnosť vďačí proteínom, ktoré obsahujú v bočnom reťazci veľmi reaktívne katecholové skupiny. Katecholová skupina je vlastne benzénový kruh, z ktorého trčia dve hydroxylové (-OH) skupiny. Katecholové skupiny sa, na rozdiel od sekundových lepidiel, viažu na všemožné povrchy, dokonca aj vo vodnom prostredí (čo je pre slávky nevyhnutnosť). Podľa typu povrchu sa viažu pomocou vodíkových väzieb, interakcie s iným benzénovým kruhom (π-π interakcie), koordinačnej väzby s kovovými povrchmi, kovalentnou väzbou (napríklad na povrch s aminoskupinami NH2).

Keď ku katecholovej skupine pridáme krátky chvostík zakončený aminoskupinou (NH2), dostaneme molekulu dopamínu. Áno, presne toho dopamínu, ktorý sa nachádza aj v našom mozgu, kde je ako neurotransmiter zodpovedný za príjemné pocity, a tiež za niektoré motorické funkcie v mozgu (nedostatok dopamínu v mozgu je spájaný s Parkinsonovou chorobou).

Vedci, inšpirovaní schopnosťou mušlí prilepovať sa, vzali túto molekulu dopamínu (obsahujúcu lepivé katecholové skupiny) a pripravili z nej adhezívny polymér, polydopamín. Postup je jednoduchý: polydopamín vzniká oxidáciou dopamínu v mierne zásaditom prostredí. Takto vznikne polydopamínový povlak tmavej farby, ktorý sa ochotne naviaže na rôzne substráty. Takéto povrchy sa využívajú napríklad ako UV-ochranná vrstva, biokompatibilná vrstva pre nosiče liečiv, biosenzory, organická elektronika. Zaujímavosťou je, že vedci zatiaľ nevedia presne určiť, akú štruktúru má polydopamínová vrstva, t.j., ako presne sú dopamínové jednotky k sebe pripojené.

A ako to všetko súvisí s opaľovaním? Spomeňme si na tmavú farbu polydopamínu – podozrivo to pripomína ďalšiu substanciu ľudského tela, melanín. Melanín je tmavý pigment, ktorý v koži slúži na ochranu pred UV žiarením, ale je zodpovedný napríklad aj za tmavú farbu vlasov. Táto podobnosť polydopamínu s melanínom nie je vôbec náhodná. Melanín má chemicky veľmi podobnú štruktúru, je to prírodný polymér tvorený v špecializovaných pigmentových bunkách pokožky oxidáciou a následnou polymerizáciou aminokyseliny tyrozínu. Vyskytuje sa vo forme granuliek s priemerom do 800 nm.

Je zaujímavé, ako chemicky veľmi podobné štruktúry majú v prírode, v ľudskom tele a v technológiách úplne odlišné využitie. Spomeňte si na to, keď budete na dovolenke pri mori nabudúce ochutnávať slávky.

[Anna]

Nedávny Vedátorský článok:
Sekundové lepidlo zachraňuje životy
https://www.facebook.com/vedator.svk/photos/a.215988422181212/713300949116621/?type=3&theater

Zdroje:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25340503
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2100433/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28718807
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/nr/c1nr10969chttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29573319

Pridaj komentár