文摘

金属离子之间的相互作用和不同形式的黑色素黑色素生物化学中扮演重要的角色。天然黑色素的绑定属性和相关合成材料为非生物可以利用应用程序中,可能包括水净化。方法研究对固体金属ion-melanin相互支持,铅作为初始目标。2.5厘米光盘的疏水性聚合物PVDF涂层与左旋多巴的tyrosinase-catalyzed聚合,合成真黑色素,黑色素从头发中提取。铅^{2 +})绑定量化了原子吸收光谱法(火焰模式)和数据符合朗缪尔模型。朗缪尔亲和力范围从来米⁻¹。在观察到的最大容量,真黑素合成涂料界~ 9%的质量领先。绑定的铜(铜^{2 +})、锌(锌^{2 +})和镉(Cd^{2 +})synthetic-eumelanin-coated光盘也被调查。测试条件下,锌的朗缪尔亲和力^{2 +}、Cd^{2 +},铜^{2 +}分别是35%、53%和77%的朗缪尔Pb亲和力吗^{2 +}。synthetic-eumelanin-coated光盘已经略高铜的能力^{2 +}比Pb在每摩尔的基础上^{2 +},降低Cd的能力^{2 +}和锌^{2 +}。描述的系统可以用来解决生物问题和潜在应用黑色素净水。

1。介绍

而“黑色素”一词被公众广泛认可,我们理解有机化学的先进远低于其他生物聚合物黑色素。然而,有最新研究进展的了解黑色素的结构,功能和属性(1,2),以及发展的定义良好的合成模拟(3,4)和黑色素材料(5,6]。黑色素显示广泛的化学分子识别,能够结合多种有机和无机物种。黑色素与金属离子之间的相互作用起着特别大的作用在生物化学(7]。当前的研究表明,black-to-brown色素真黑素形成通过超分子组装和金属离子可能积分组件的装配过程(7,8]。人类黑色素细胞,真黑素产生连同素,化学不同yellow-to-red色素,细胞器被认为是黑素体。黑素体被认为扮演一个角色在钙稳态9]。提出了金属之间的相互作用和黑色素在黑色素瘤的发展中发挥作用(10和可能用于潜在的治疗11]。substancia质地区的大脑,氧化还原平衡铁,多巴胺,neuromelanin,氧化应激来源被认为扮演一个角色在帕金森病(12]。最近,一种新的neuromelanin发现广泛的整个大脑,纳米颗粒聚集eumelanin-like外,被证实是一个保护水库重金属,包括铅(13]。金属离子的封存黑色素已经利用在取证和毒理学14,最近,古生物学(15]。黑色素和金属离子之间的相互作用也可以用于非生物应用程序(16,17),其中可能包括水净化(18,19]。

真黑色素生物合成是由酶酪氨酸酶,酪氨酸进行连续两个氧化反应,左旋多巴然后dopaquinone(图1(a))。分子内圈关闭最终导致,有或没有损失的羧酸,真黑素单体5,6-dihydroxyindole(济)和5,分别6-dihydroxyindole-carboxylic酸(DHICA)。这些高活性indolequinones进一步氧化,相互反应和其他组件的黑素体形成真黑素。济和DHICA现在认为形式相对较短的共价的寡聚物异构对dihydroxyindole单位之间的联系和他们的氧化态。这些异构的寡聚物聚合形成纳米粒子,从这些纳米颗粒(真黑素上层建筑形成1- - - - - -4,8]。氢键和芳香堆积、金属离子(特别是铁^{3 +}、铜^{2 +}、锌^{2 +}、镁^{2 +},Ca^{2 +})被认为提供关键的桥接低聚物和纳米粒子之间的相互作用也可以作为不同低聚物的模板和超分子结构(7,8]。聚合和纳米形貌的变化的合成真黑素曾被观察到在铜的添加^{2 +}和K⁺(8,20.]。内生约束时金属离子可以从自然删除样本等乌贼从乌贼墨真黑素和高亲和力的反弹21]。

在体外转换环境氧气条件下,左旋多巴济/ DHICA-containing真黑素合成材料(图1)是热力学自发活动灵巧的从dopaquinone氧化态(22]。因此,很多方法可以用来启动合成左旋多巴的真黑素的形成,包括自氧化、化学氧化剂和仿生催化酪氨酸酶(22]。这些足够活性聚合反应中的醌中间体,许多其他化合物可以共价并入到由此产生的材料,可能调整它们的属性。(尼古丁是一种生理相关的例子23]。)此外,梅瑟史密斯对比,球,和其他人发现eumelanin-related polydopamine涂料可以坚持几乎任何表面(5,24]。因此,合成真黑素很容易准备,修改,和在各种格式。而合成化学提供了潜在的更大的变化,利用黑色素的能力来自可再生自然资源从可持续发展的角度是有吸引力的。无论人们有头发,这样从头发黑色素25- - - - - -27)可以用作水净化的地区很少有其他资源。

作为一个更大的项目理解和调节(28真黑素自组装和随后的分子识别,我们开发了一个方便的方法研究金属离子结合派生黑色素合成和自然材料在固体支持。铅被选为初始目标由于其毒性、环境分布和积累在neuromelanin [13]。有极大的兴趣发展的重金属封存代理基于合成系统(29日,30.),以及天然、可再生和/或了材料(31日,32]。最近的两项研究调查了黑色素从乌贼墨绑定铅^{2 +})和镉(Cd^{2 +})[18为绑定铬(Cr)和真菌黑色素分泌物^{6 +})[19]。水净化应用在批处理条件下,优势的黑色素的涂层载体相比,自由悬浮固体支持不再需要过滤或沉积步骤去除暂停。作为研究方法,涂料的优点,而不是自由悬挂包括易于处理,重金属废物的体积的最小化,潜力组合变化的合成涂料。重要的是,选择的坚定支持,聚乙二烯di-fluoride (PVDF),适合涂料与自然和合成黑色素样本,让他们在相同的条件下直接比较。整体这里描述的过程是最近其他方法的补充调查melanin-metal离子相互作用[7,8,33]。这里我们引入一个金属结合试验用PVDF光盘涂布合成真黑色素,黑色素从头发中提取,关注领先绑定。

2。实验

2.1。Synthetic-Eumelanin-Coated光盘

通过仿生合成真黑素的生产左旋多巴氧化酪氨酸酶遵循标准实践(22,23,34- - - - - -36]。12批次的光盘准备。聚乙二烯di-fluoride (PVDF)光盘准备从BioTrace PVDF膜表(幕)使用2.5厘米直径拱拳。在甲醇2.5厘米PVDF光盘是动摇了~ 1分钟,其次是两个洗水(6盘每50毫升H₂O,每5分钟)。蘑菇酪氨酸酶(奥尔德里奇)股票1000单位/毫升钠磷酸盐缓冲溶液(50毫米,pH值7.0)准备。左旋多巴是溶解在同一个缓冲区的浓度为5.08毫米(1毫克/毫升)。84毫升的刚做好的左旋多巴的解决方案是添加到广口玻璃瓶850紧随其后μL酪氨酸酶的股票的解决方案。十二PDVF光盘被添加到该解决方案(5.02毫米左旋多巴,10单位/毫升酪氨酸酶,50 mM磷酸钠,pH值7.0),和jar动摇在250 rpm ~ 22小时在室温下。~ 22小时后摇晃,光盘涂真黑素合成和黑色。他们洗两次磷酸钠缓冲区(6盘每50毫升缓冲区,每5分钟)。Synthetic-eumelanin-coated光盘存储沉浸在钠磷酸盐缓冲剂(50毫米,pH值7.0),在室温下在黑暗中。

确定的数量每盘真黑素合成,≥10盘不同的聚合反应相比,存储在干燥器中干燥和直到空白PVDF光盘以同样的方式对待。大约1.5毫克每盘添加的仿生聚合(平均质量PDVF盘“空白”毫克,平均synthetic-eumelanin-coated盘的质量毫克)。

2.2。Hair-Extract-Coated光盘

人类头发黑色素的提取通过酸碱的方法(26,27),下面将详细描述,遵循程序海伍德等人洗/降水序列修改从刘等人到包含内生金属离子的去除。在整个过程中提取黑色素的存在及其对PVDF的还原沉积后验证了光谱与合成真黑素标准(25,26]。

5克的头发涂生产40光盘通过以下过程。黑色(印度)的头发(5克)切~ 5毫米块添加到1米250毫升氢氧化钠(aq)。在90°C, 1 L烧杯和混合物搅拌10分钟90°C。烧杯在冰上冷却,返回的总量是250毫升,加水。的混合物在650 g离心5分钟。上层清液转移到新的离心机血管和调整pH值≤3场骗局HCl,诱导沉淀。收集沉淀,离心10分钟的14680克。上层清液被丢弃和沉淀在200毫升resuspended钠磷酸盐缓冲剂(50毫米,pH值4.50)。这个悬挂的pH值调整酸碱4.5和5.0之间添加3 M氢氧化钠。暂停和彻底,然后在14680 g离心10分钟。上层清液被丢弃和沉淀在200毫升resuspended乙二胺四乙酸钠缓冲(Na₂EDTA, 100 mM, pH值4.50)。彻底的混合后,悬挂在14680 g离心10分钟,然后是浮在表面的被丢弃。沉淀在200毫升磷酸钠resuspended缓冲区(50毫米,pH值4.50),混合充分,然后悬挂在14680 g离心10分钟。丢弃后上层清液,沉淀在152毫升resuspended钠磷酸盐缓冲剂(50毫米,pH值4.50)和混合。四十2.5厘米PVDF光盘是动摇了在甲醇~ 1分钟,其次是两个洗水(6盘每50毫升H₂O,每5分钟)。152毫升的黑色素悬挂在pH值4.50磷酸缓冲调整pH值2.20(±0.05)和分布式4广口玻璃瓶,38毫升/瓶。12.667毫升的甲酰胺(25% v / v, 50.667毫升总量)添加到每个jar,紧随其后的是10洗PVDF光盘。在250 rpm罐子动摇~ 23小时在室温下,在此期间黑色素沉积到PVDF光盘从1:3甲酰胺:磷酸盐缓冲(50毫米,pH值2.20)暂停,形成一个宏观上参差不齐的涂层。Hair-extract-coated光盘存储浸入水中,在室温下在黑暗中。

确定的数量每盘头发提取,≥10盘从不同的口供被存储在一个干燥器干燥和直到相比空白PVDF光盘以同样的方式对待。添加大约3毫克每盘头发的结果提取沉积(“空白”PDVF盘的平均质量毫克,平均hair-extract-coated盘的质量毫克)。

2.3。金属Ion-Binding实验

每个滴定法包括10浓度的硝酸铅盐^{2 +}(15.1μ米到2.265毫米),铜^{2 +}(21.5μM 3.221毫米),Cd^{2 +}(16.2μ米到3.240毫米),或锌^{2 +}(33.6μ米到6.720毫米)。Pb^{2 +}解决方案从Pb(没有准备₃)₂在纯氢₂O(未修正的pH值)或在50 mM NaNO₃(aq),最终酸度为每个浓度调整到4.00,4.75,5.50。铜^{2 +}、Cd^{2 +},锌^{2 +}从铜(无解决方案准备₃)₂h·2.5₂O, Cd(没有₃)₂h·4₂啊,和锌(没有₃)₂h·6₂O,分别在50 mM NaNO₃(aq)最后的酸度为每个浓度调整到4.75。

Synthetic-eumelanin——和hair-extract-coated光盘是洗水两次(6盘每50毫升H₂O,每5分钟)。裸,空白PVDF光盘动摇在甲醇1分钟,其次是两个洗水(6盘每50毫升H₂O,每5分钟)。使用six-well聚苯乙烯板、一个磁盘添加到7毫升/金属含有的解决方案。six-well板块覆盖着锡纸和动摇了在室温下~ 22小时。在这个平衡,光盘分别删除和洗(25毫升H₂啊,5分钟,2 x)。一个盘添加到7毫升的EDTA溶液(100毫米Na₂EDTA, pH值4.50)/在six-well聚苯乙烯板。six-well板块覆盖着锡纸和动摇了在室温下30分钟。光盘中,EDTA的解决方案使用在火焰原子吸收光谱模式进行了分析。铅样品进行了分析使用一个优秀的1100 b原子吸收光谱仪(空气乙炔火焰,0.7 nm槽宽度、空心阴极灯、283.3 nm)。一个优秀的AAnalyst 700原子吸收光谱仪分析铜(空气乙炔火焰,0.7 nm槽宽度、空心阴极灯、324.8 nm),镉(空气乙炔火焰,0.7 nm槽宽度、空心阴极灯、228.8 nm),和锌(空气乙炔火焰,0.7 nm槽宽度、空心阴极灯、213.9 nm)。(在金属离子浓度μg / mL)测定对标准曲线在同一会话中生成的。金属离子的总量每EDTA溶液(μg / mL×7毫升体积)是采取总额(μ每盘g)的金属离子结合。数据如图2和3和表1,2,3代表平均值从至少三个独立的滴定,每个都有不同的光盘。

3所示。结果与讨论

我们在固体支持调查melanin-metal离子相互作用的过程始于黑色素的形成涂层的光盘疏水性聚合物聚乙二烯di-fluoride (PVDF)。涂层盘然后允许与不同浓度的目标离子平衡了22小时,洗了,沉浸在一个解决方案包含螯合剂EDTA 30分钟。这个解决方案的金属离子含量由原子吸收光谱分析(火焰模式)。动力学的初步调查显示,22小时是平衡绰绰有余。同样,在100毫米Na 30分钟₂EDTA溶液pH值(4.50)是足够的对于金属离子萃取,在进一步洗不产生额外的金属离子去除。这并不排除的可能性极其紧束缚分数,和弱束缚离子可能会丢失在洗涤步骤,这样的过程可能低估了金属离子的总量绑定。然而,直接测量金属离子浓度下降的同意与平衡解决方案中恢复EDTA清洗(数据没有显示)。

商用PVDF膜(BioTrace笼罩)40微米孔通常用于生物分析应用,如西方的污点。PVDF曾经用作金属载体ion-binding聚合物膜(37),选择使用因为它显示没有绑定的铅离子(图2(一个))。准备真黑素合成和沉积到PVDF在一夜之间一个步骤中完成。启动左旋多巴的仿生tyrosinase-catalyzed氧化聚合22)在2.5厘米PVDF光盘,让反应进行~ 22小时在室温下而震动速度足够快(250 rpm),以避免沉降或self-aggregation疏水盘提供了一个黑色真黑素合成涂层(图1(b),看到部分2详细的过程)。平均质量添加/盘在这仿生聚合是1.5毫克。从自然资源如相比,真黑素样品乌贼墨水,真黑素合成材料产生左旋多巴/酪氨酸酶往往有较低的DHICA:济比率(即。,更少的羧酸)和更倾向于非晶(34]。

PVDF光盘也可以从头发涂上黑色素(见部分2详细的过程)。黑色素在头发真黑素的混合物和素;黑色的头发,在这项研究中,主要包含真黑素(25]。一个简单的酸/碱提取过程(26,27),包括一个简短的、高温、基本加热步骤(1 M氢氧化钠,90°C, 10分钟),这已经被证明可以减少黑色素退化为黑色的头发样本(26)和一个EDTA清洗去除内生约束金属离子。从头发中提取后,黑色素沉积到PVDF光盘从酸性25%甲酰胺溶液中形成一个宏观上的涂层。平均质量添加/盘由于沉积是3毫克,代表2.4%的恢复质量的头发使用。这头发提取涂层可能不是完全免费的keratin-also metal-binding代理和黑色素可能经历一些退化,从而导致增加羧酸含量(27]。头发中提取和合成真黑素涂料在水溶液稳定摇晃和存储,没有损失的材料支持的摇晃了22小时期间绑定实验或存储在水中至少两周(hair-extract-coated光盘)或50 mM磷酸钠缓冲区,pH值7.0 (synthetic-eumelanin-coated光盘)。如果涂层光盘存储在水溶液在室温下几个月的时间尺度,观察到一些浸出解决方案。

上述结合试验和详细描述部分2使用Pb开发的^{2 +}作为初始目标离子(图2和表1和2)。涂层和空白PVDF光盘都沉浸在水硝酸铅溶液浓度从15.1μ米到2.265毫米。22小时后平衡,光盘在纯水清洗,然后暴露于EDTA溶液(100毫米Na₂EDTA, pH值4.50)30分钟。铅离子,绑定到光盘提取EDTA溶液,然后用原子吸收分光光度法量化(火焰模式,参见2)。如图2(一个)的情节μg Pb^{2 +}绑定每盘与自由(Pb^{2 +}),涂层光盘显示显著的绑定相比可以忽略不计结果空白光盘。在我们第一次滴定(数字2(一个)和2 (b)pH值,指定“裸”,只包含Pb(不平衡解决方案₃)₂在纯水,这样,这些解决方案的离子强度和初始pH值随不同的铅^{2 +}浓度测试()。滴定也在50 mM NaNO₃不同Pb(没有₃)₂浓度与所有的解决方案在一个给定的滴定调整到相同的初始pH值(数字2 (c)和2 (d)、表1和2)。解决方案将初始pH值为5.50,4.75,4.00,值跨度的滴定和扩展的初始pH值范围在酸性,pH值4.00的值通常是测试lead-binding实验(30.,31日]。七,八滴定非常好的适合()的朗缪尔surface-binding模型(38)(见线性朗缪尔等温线图2 (b)和表1)。在pH值的滴定(数字2(一个)和2 (b)和表1),synthetic-eumelanin-coated光盘显示朗缪尔亲和力(1.74·10⁴米⁻¹和一个容量为138μg Pb^{2 +}每盘。安伯来特ir - 120,一个商业离子交换树脂,也有类似的铅离子的亲和力(= 1.2 * 10⁴)[30.]。hair-extract-coated光盘显示~ 2-fold-lower 7.58·朗缪尔亲和力10³米⁻¹和一个容量126略低μg Pb^{2 +}每盘。

的影响不同的初始pH值平衡解决方案的测试范围是相对温和的(数据2 (c)和2 (d)和表1和2)。亲和力和容量synthetic-eumelanin-coated光盘的pH值4.00滴定分别为63%和86%,分别这些值的滴定pH值5.50。头发提取涂层的pH值4.00滴定,亲和力和容量分别为45%和80%,分别这些值的滴定pH值5.50。表2显示了Pb的百分比^{2 +}绑定在平衡时为每个点的滴定;pH值变化与hair-extract-coated光盘尤为明显。30.2初始浓度μ4.75和5.50米的pH值滴定或15.1μM的pH值4.00滴定,真黑素合成涂料> 95%的铅^{2 +}最初的解决方案。最近,陈等人报道,黑色素从乌贼墨中提取能够结合Pb的95%^{2 +}最初出现在500年的解决方案μ米到2.0毫米(18]。然而,很难直接比较这些结果中给出的数据表2因为材料的数量之间存在较大的差异(200毫克与1.5 - -3.0毫克每盘涂料)。盟和Potts相比合成的绑定效率真黑色素,黑色素从三个不同的地区的牛眼(所有免费的悬浮液),对各种金属离子在同一初始浓度(1.67毫米)(36]。Pb^{2 +}是最高的金属离子的百分比,和真黑素合成样品中间效率之间的不同自然样品;从脉络膜黑色素提取是最强的粘结剂(36]。在这里,黑色素从头发中提取的效率不及合成涂料(表2)。一个酶的提取程序(27)和/或交替沉积条件可能允许我们利用人类头发的再生资源更高效lead-binding黑色素涂料比第一代。

朗缪尔亲和常数(表1)hair-extract——和synthetic-coated光盘亲和常数的值的范围内(10³到10⁷米⁻¹)通过各种方法对不同金属离子合成和天然黑色素样本(7,38]。先前的报告表明,天然和合成Pb真黑素样品具有较高的亲和力^{2 +}相对于其他金属离子(35,36),但亲和常数并不建立在这些研究中,,直到最近18)、当前的研究通常不包括铅。给定的已知的异质性的天然和合成样品,这里的朗缪尔亲和力值报告可能代表一个聚合关联而不是微观/网站亲和力。在分子层面,catechol-like氧羧酸,吲哚氮和吲哚π电子密度所有可能扮演一些角色绑定。在最近的一项研究中利用乌贼墨的黑色素,陈等人看到的证据儿茶酚和羧酸盐功能参与领导绑定(18]。亲和常数并不确定,但研究发现,导致绑定比镉更耐绑定与盐竞争尽管这可能是由于不同的绑定模式以及不同亲和力(18]。

虽然PVDF支持显示了铅离子没有亲和力,支持可能影响的结构可用结合位点的数量和分布与其他演示。尽管如此,与其他系统进行比较,我们认为绑定的函数涂层的质量。最大能力,真黑素合成涂层结合~ 9% Pb的它的质量^{2 +}(138μg / 1.5毫克),而头发提取涂层结合~ 4.5% Pb的它的质量^{2 +}(139μg / 3毫克)。这些值,这相当于0.44更易(Pb^{2 +})/ g(涂料)和0.22更易合成真黑素/ g,头发中提取,分别应该是近似的,因为平均不确定性的涂层的质量。然而,他们报道能力范围内的各种天然和合成黑色素的样品与不同的金属离子(7)和较高的重金属能力各种biosorbents [32]。黑色素提取鱿鱼墨能够绑定Pb质量的13.5%^{2 +}在能力(0.65更易/ g) (18]。

开始评估黑色素涂料对Pb的选择性^{2 +}绑定的一般性分析和调查,滴定的硝酸铜盐(铜^{2 +})、镉(Cd^{2 +})和锌(锌^{2 +}与synthetic-eumelanin-coated光盘(图)进行3和表3)。十个每个在50 mM纳米金属离子的浓度₃(aq),初始pH值调整pH值4.75,被使用,用Pb进行比较^{2 +}结果。所有三个滴定是极好的符合(朗缪尔模型产生)值1.41·10⁴米⁻¹为铜^{2 +}9.70·10³米⁻¹乳糜泻^{2 +}和6.44·10³米⁻¹对锌^{2 +}。因此,测试条件下,锌的朗缪尔亲和力^{2 +}、Cd^{2 +},铜^{2 +}分别是35%、53%和77%的朗缪尔Pb亲和力吗^{2 +}。在能力方面,在质量的基础上,光盘有领导能力明显高于其他离子测试,但这是部分的结果导致本身的质量;在每摩尔基础上,锌的能力^{2 +}(383 nmol /盘,~ 0.26更易/ g涂料)和Cd^{2 +}(443 nmol /盘,~ 0.30更易/ g涂层)低于铅的能力^{2 +}(629 nmol /盘,~ 0.42更易/ g涂层),而铜的能力^{2 +}(771 nmol /盘,~ 0.51更易/ g涂层)较高。陈等人发现,黑色素从乌贼墨有较高摩尔Cd的能力^{2 +}比Pb(0.93更易/ g)^{2 +}(0.65更易/ g) (18]。铜和锌是研究最多的金属离子与自然和合成黑色素的样品(7,20.,33,39]。一般铜^{2 +}发现较强的粘结剂,而锌的能力吗^{2 +}可以作为一个反映DHICA黑色素样本的内容(7]。例如,乌贼真黑素高锌的能力^{2 +}(~ 1.5更易/ g)而不是铜^{2 +}(1.1更易/ g) (7),而这里的低锌离子的能力可能反映了降低DHICA:济比在左旋多巴/酪氨酸酶合成真黑素(34]。所显示的能力通常较低synthetic-eumelanin-coating相比天然黑色素样本差异可能反映测试的四个金属离子合成真黑素的组成及其介绍PVDF。

Buszman等人的研究比较金属离子的绑定包括铜^{2 +}、Cd^{2 +},锌^{2 +}(但Pb^{2 +})暂停自动氧化产生的真黑素合成左旋多巴(即。,比这里使用不同的方法)最近被重新分析(38,40]。Bridelli几种不同模型拟合数据并Crippa发现亲和力锌^{2 +}< Cd^{2 +}<铜^{2 +}(38),这里的顺序观察。在他们的研究和牛眼黑色素合成真黑素(由左旋多巴/酪氨酸酶方法)Potts和非盟发现锌^{2 +}有约束力的效率低于铅^{2 +}和铜^{2 +}曾有类似的绑定效率(Cd^{2 +}没有测试)36]。使用一个竞争结合试验对氮di-cation百草枯,拉尔森和Tjalve发现Pb^{2 +}略比铜更有竞争力^{2 +}和铅^{2 +}、铜^{2 +}拉^{3 +},Gd^{3 +}是十八岁的最有竞争力的金属离子检测牛眼黑色素(然而,锌吗^{2 +}和Cd^{2 +}没有测试)35]。这些作者测试了更多的有限子集的金属离子合成左旋多巴/酪氨酸酶产生的真黑素方法;Pb^{2 +}再次竞争略低于拉^{3 +}比其他金属离子检测(铜和更具竞争力^{2 +}对合成样品)[不测试35]。总的来说,结果真黑素合成涂层盘与这里的四种金属离子检测(表2)符合亲和力文学和增加的趋势越早发现真黑素结合Pb^{2 +}与关联密切与其他金属离子相比,类似于(或条件下测试,略高于)铜的亲和力^{2 +}。在这种背景下,有趣的是,这些金属的存在相比在周围组织,neuromelanin集中导致更大程度上比铜(13]。

4所示。结论

黑色素有许多迷人的化学性质除了他们的角色作为生物色素,包括分子识别潜在属性为水净化应用优势。在这项研究中,我们已经开发出一种程序调查melanin-metal离子相互作用在固体支持,铅作为初始目标。黑色素涂料黑色素的提取来自人类头发和左旋多巴的仿生tyrosinase-catalyzed氧化结合Pb^{2 +}与合理的亲和力和高容量离子,合成真黑素涂层绑定~ 9%的铅的质量。认为质量约束,synthetic-eumelanin-coated光盘有更高的Pb的能力^{2 +}比铜^{2 +}、Cd^{2 +}、锌^{2 +};然而,在每摩尔的基础上铜的能力^{2 +}Pb略高于吗^{2 +}。合成的亲和力真黑素对铅涂料^{2 +}是略高于铜^{2 +}和更高的比锌^{2 +}和Cd^{2 +}。各种添加剂可以用来改变真黑素合成,聚合反应的成分,这样的绑定属性产生的涂层可以组合的方式不同,可能产生铅材料更大的选择性。我们正在调查其他方法隔离/人类头发的天然黑色素沉积(包括不同的颜色样本不同嗜黑色素的内容),以及第二代合成涂料。结果影响黑色素生物化学、黑色素水净化重金属毒物,努力将适时公布。

确认

承认的捐助者的美国化学学会石油部分研究基金支持的研究。作者感谢研究公司(科特雷尔学院科学奖项),欧柏林大学额外的支持。