CCS Chemistry | 摻雜破壞有序結構——人造黑色素抗氧化和自由基...

2020-12-11 澎湃新聞

以下文章來源於CCSChemistry ,作者CCS Chemistry

CCSChemistry

CCS Chemistry是由中國化學會創辦的高水平旗艦新刊,面向全球科學家,收錄化學各領域高質量原創科技論文。關注CCS Chemistry,即時獲取期刊相關資訊。

四川大學李乙文課題組提出了在聚多巴胺型人造黑色素材料中摻雜胺基酸分子的方法,來有效破壞聚多巴胺中有序緻密的層狀結構,從而大大提升材料的抗氧化和自由基清除能力,實現對人造黑色素材料結構與性能的理性調控。

黑色素是一類重要的生物高分子,廣泛存在於人與動物的皮膚和毛髮中,在諸多生理活動中(如抗氧化、防紫外、色素化等)都起到核心調節作用。然而,不同於蛋白、核酸等生物大分子的製備往往依賴於序列可控的逐級合成反應,無論是天然還是人工製備的黑色素材料的合成過程則要複雜很多。目前主流的研究表明黑色素的合成過程主要包含兩個平行步驟,一是中間體分子(如5, 6-二羥基吲哚等)的無規聚合反應,二是這些中間體分子的寡聚物(一般以4聚物為主)形成的超分子層狀的堆積過程。這樣複雜且不可控的合成路徑導致黑色素大分子產物往往都不可能具有精確定義的化學結構,人們自然也無法對這類材料的結構與性能進行有效的調控。而這個問題也是該領域公認的幾個亟待解決的難題之一。

針對這個主題,四川大學高分子科學與工程學院,高分子材料工程國家重點實驗室的李乙文課題組在聚多巴胺型人造黑色素材料的抗氧化和自由基清除能力的調節方面提出了一種新的思路,即在聚合過程中將位阻較大的分子(如胺基酸分子等)到引入聚多巴胺的微觀分子網絡結構中,破壞其原有的緻密有序的微觀層狀結構,減弱這類緻密結構對黑色素中鄰苯二酚基團的束縛,從而實現顯著提升最終材料抗氧化和自由基清除能力的效果(圖1)。

圖1

隨後作者對一系列的具有不同精氨酸摻雜量的聚多巴胺型人造黑色素粒子進行了系統的分析和評估(圖2)。在微量精氨酸摻雜濃度下,摻入的胺基酸分子會破壞聚多巴胺緊密的共軛層狀結構,導致生成粒子的整體密度降低和自由基濃度增加。值得注意的是,這一變化是顯著的,比如僅僅3%的精氨酸摻雜量就可以導致體系密度近18%的降低和自由基濃度110%的增加,充分證明了設計思路的正確性。這樣的變化也會大大提高材料的抗氧化和自由基清除能力,這個結論也在經典的羥基自由基清除實驗和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除實驗中得到了印證。此外,作者還通過一系列的生物實驗證明了同等粒徑大小的胺基酸摻雜的聚多巴胺型人造黑色素粒子比傳統的類黑色素材料在緩解細胞氧壓力和促進皮膚傷口修復的應用中均體現出了明顯更優的效果。

圖2

綜上所述,該研究工作提供了一種影響聚多巴胺型人造黑色素材料微觀層狀緻密結構的方法,實現了對體系抗氧化和自由基清除能力的理性調節。值得注意的是,黑色素材料的很多性質,諸如順磁性、寬泛的光譜吸收和能量轉化等,也同樣與其內部微觀的緻密層狀結構相關。所以這個方法有可能為解決「(類)黑色素材料和聚多巴胺材料的結構與性能調控」這一難題提供一種全新的思路,具有樂觀的推廣前景。此項工作得到了國家自然科學基金以及國家重點研發計劃的資助,並以research article的形式發表在CCS Chemistry2020年的第二期。

文章詳情:

Structural and Functional Tailoring of Melanin-Like Polydopamine Radical Scavengers

Peng Yang, Zhipeng Gu, Fang Zhu, and Yiwen Li

DOI: 10.31635/ccschem.020.201900077

Citation: CCS Chem. 2020, 2, 128–138

掃碼在線閱讀

掃描或長按左側二維碼,

在線閱讀全文

推薦閱讀

掃描或長按以下二維碼,關注CCS Chemistry微信公眾號,及時了解CCS Chemistry發表的最新傑出研究成果。

CCS Chemistry

CCS Chemistry是中國化學會獨立出版的旗艦新刊,所有作者讀者免費發表和閱讀(Diamond Open-Access)。

CCS Chemistry網址:https://www.chinesechemsoc.org/journal/ccschem

Facebook:Chinese Chemical Society-CCS

Twitter: CCS Chemistry

中國化學會

Chemsoc

原標題:《CCS Chemistry | 摻雜破壞有序結構——人造黑色素抗氧化和自由基清除能力實現理性調控》

閱讀原文

相關焦點

  • 黑色素如何形成?如何阻斷黑色素?
    偏偏紫外線能激活黑色素細胞,讓整個細胞工廠飛速運轉,黑色素的生產量成倍增加。同時,紫外線又使肌膚產生過量自由基,破壞皮膚細胞組織,削弱了皮膚代謝功能。生產增大,消耗降低,黑色素積壓,曬黑、曬斑也由此產生。另外,紫外線照射還會使已經存在的色斑顏色加深。所以,防曬很重要!!!
  • 抗氧化到底是什麼?是對抗自由基,還給自己美白的肌膚
    其實抗氧化是對抗自由基,自由基就是讓我們皮膚變差的真兇。自由基是細胞中本身就存在的一個物質,可以為身體傳遞能量的。自由基需要別的物質監督它,才能好好地為我們工作,一旦失去了超氧化物歧化酶、輔酶Q10的制衡就會開始為非作歹。可是隨著年齡的增加,超氧化物歧化酶、輔酶Q10等會逐漸減少,自由基就開始做胡作非為,去氧化我們體內的蛋白質、脂質、DNA等。
  • 抗氧化=抗自由基=抗老化
    只有「內外兼修」,才能綻放健康年輕美萬惡之源——自由基每天,細胞新陳代謝的過程中會產生許多活性氧,有2%-5%活性氧會成為多餘氧自由基,通常人體有能力將這部分多餘氧自由基清除掉,但隨著年齡增長,這種能力會逐步減弱,過多的活性氧自由基就會有破壞行為,導致DNA損傷或斷裂
  • 粉妍片抗氧化和自由基說再見!
    我們為什麼需要抗氧化,自由基是什麼,為什麼會加速衰老?
  • SOD可以抗氧化!和你知道的SOD是不是不一樣!
    要搞清抗氧化和抗衰老的關係,首先要明白抗氧化是幹什麼的。這裡所說的「抗氧化」,抵抗的是自由基帶來的氧化受損。如果自由基跑到皮膚上作亂,破壞了皮膚細胞的活力和結構,皮膚就會出現鬆弛、皺紋等老化問題。自由基偶爾還會與酪氨酸狼狽為奸,一起製造黑色素,這也就是為什麼抗氧化也能美白的原因。
  • 抗氧化到底在抗什麼?抗氧化並不是為了消除自由基,而是為了平衡
    當人體的皮膚長期暴露在紫外線照射、霧霾籠罩、電子輻射環繞等的環境中時,皮膚就會發生氧化反應,而氧化反應會讓細胞產生大量的自由基。平衡狀態下的自由基可以為人體建立有效的防禦,但自由基一旦過量產生,就會加速人體內的細胞衰老,造成種種肌膚老化的現象,具體特徵是皮膚開始出現色斑、膚色暗沉、皺紋、鬆弛下垂等特徵。說白了,抗氧化就是平衡人體內過多的自由基,從而達到預防肌膚老化的效果。
  • 做好抗氧化,皮膚年輕10歲 so easy!
    什麼是抗氧化? 抗氧化,廣義上的含義是「清除自由基、阻止自由基的傷害」 。那麼,自由基是什麼呢? 只要有2個以上的原子組合在一起,它的外圍電子就一定要配對,形成穩定結構,當穩定結構被外力破壞,導致這些組合缺少了一個電子時,自由基就產生了。
  • 【自由基】對人體健康的危害!
    :自由基是造成機體和肌膚衰老的重要原因。自由基被比喻為「人體內的恐怖分子」,隨著年齡增長,機體內的自由基清除劑活性下降,大量有害自由基會破壞組織細胞,組織器官的技能逐步發生紊亂及障礙,機體漸趨衰老,而表現在肌膚上的,則是出現皺紋、肌膚無彈性、無光澤;產生色素沉積等衰老特徵。科學家們認為抑制自由基的破壞作用,必須靠每天補充有效的抗氧化物。
  • 對抗自由基,抗氧化酵素幫助抗衰老---芊芊酵素果凍
    這些較活潑、帶有不成對電子的自由基性質不穩定,能搶奪其他物質的電子,並使自己原本不成對的電子變得成對,也就是變得較穩定,而被搶走電子的物質也可能變得不穩定,會再去搶奪其他物質的電子,於是產生一連串的連鎖反應,造成這些被搶奪的物質遭到破壞
  • SOD 蜜就可以抗氧化!但別高興得太早,抗氧化≠抗衰老
    要搞清抗氧化和抗衰老的關係,首先要明白抗氧化是幹什麼的。這裡所說的「抗氧化」,抵抗的是自由基帶來的氧化受損。如果自由基跑到皮膚上作亂,破壞了皮膚細胞的活力和結構,皮膚就會出現鬆弛、皺紋等老化問題。自由基偶爾還會與酪氨酸狼狽為奸,一起製造黑色素,這也就是為什麼抗氧化也能美白的原因。
  • 自由基是衰老「加速劑」,常吃3種抗氧化食物,清除它防老抗衰
    關於人衰老的學說,目前有好幾個,但是比較公認的就是自由基理論。所謂的自由基,指的是人體在不斷進行體內化學反應的時候,給人體帶來能量的同時,也產生了大量的自由基,這些自由基如果過多會對細胞產生破壞作用,從而加速了細胞的衰老,當大量的細胞衰老時,人體自然就會衰老。
  • 消滅自由基!飲食秘訣加強抗氧化 - 中國網要聞 - 中國網 • 山東
    自由基猶如刀劍之雙刃,對人體有益也有害。隨著社會發展,自由基對人體的危害越來越大,不僅成為加速人體衰老的「元兇」,還成了現代人的「百病之源」。幸好人體內有一套抗氧化機制,它可以抑制並消除體內的自由基,而體內抗氧化機制的功能發揮,與我們日常的飲食習慣及食物攝取類型息息相關。如何正確飲食,做好「自由基健康管理」?營養師為你提供下列飲食準則。
  • 抗氧化成分解析:護膚品中有抗氧化能力的成分有哪些?
    抗氧化的產品千千萬,貴的便宜的,琳琅滿目,不懂挑選。護膚品中含有什麼成分才是可以真正對抗自由基,抗氧化的呢?同時,通過疏基與體內的自由基結合,從而加速自由基的代謝並且阻斷多巴生成真黑素。這個成分不光在護膚品中有著廣泛的應用,在口服類的抗氧化產品也用的很多。
  • 國慶出遊防曬寶典:防曬霜+抗氧化精華
    有少部分被激發的電子,會脫離電子軌道,投射到皮膚表面,與皮膚表面的物質(如水、和氧等)發生作用,生產活性氧自由基(ROS)。它會攻擊正常的細胞組織,使DNA螺旋結構變成直線結構,產生光毒性和光敏性,皮膚出現發紅、發炎、變黑、老化、粗糙等不良症狀。
  • 護膚品中的抗氧化是什麼意思? 抗氧化=抗衰老嗎?
    --自由基理論:認為我們身體裡的大量的自由基持續破壞損傷細胞組織, 導致衰老, 而對抗自由基, 就是市場所宣傳的抗氧化。自由基和抗氧化的概念過於專業, 先講一個故事吧我們身邊有很多單身的人, 有男有女。也有很多在戀愛中的、 以及結婚的人。目前社會上有這樣一種現象, 有一些單身的人會破壞已婚的家庭, 或者破壞正在戀愛中的人。 這種人被叫做小三。
  • 抗氧化VS抗自由基,有什麼區別?
    抗氧化 vs 抗自由基,有什麼區別?造成產品變質主要有兩個方面:氧氣和微生物 (細菌)。抗氧化是指的防止氧氣對產品和成分的影響,防腐是針對微生物的。它和氧氣有關,但並不是單純因為氧氣,也不是直接針對氧氣的,畢竟正常來說氧氣對人肯定還是沒什麼壞處的而且是離不開的。自由基是常見化學反應中的必備因素之一,在人體中也有重要的作用。
  • 魔膚美肌魔法書 | 納米王子富勒烯,主宰年輕的抗氧化之星!
    富勒烯被譽為「自由基殺手」和「抗衰老之王」富勒烯是什麼?富勒烯Fullerene(C60)在1985年被科學家發現的由60個碳原子組成的足球狀分子,是一種具有清除活性氧超強功能的美容成分,其抗氧化力是維生素C的172倍,是目前最強力的自由基清除分子。
  • OPC是迄今為止所發現的最強效的自由基清除劑,其抗自由基氧化能力是維生素C的20倍,維生素E的50倍
    實驗證明,OPC的抗自由基氧化能力是維生素E的50倍,維生素C的20倍,並吸收迅速完全,口服20分鐘即可達到最高血液濃度,代謝半衰期達7小時之久,因此祛斑效果很好,另外,如果能夠配合當歸、紅花、白芷、丹參這些純中藥成分,那麼其祛斑效果會更加溫和、徹底,同時,葡萄籽提取物----原花色素多酚OPC還有如下美白護膚功效:增加彈性皮膚屬於結締組織,其中所含有的膠原蛋白和硬彈性蛋白對皮膚的整個結構起著重要的作用
  • 不要暗沉和黃氣,提亮膚色就要從抗氧化開始
    這是一種有著特殊分子結構的生物類黃酮,也是目前國際上公認的清除人體內自由基最有效的天然抗氧化劑資生堂新透白美肌集光祛斑精華液資生堂網紅款櫻花美白精華,主打美白成分4MSK,可以加速黑色素代謝和阻斷黑色素的形成
  • 吃這個抗衰老一級棒,女生該如何抗氧化?清除自由基,日常抗氧化無關年齡,非常的重要.
    把左半邊想像成我們的皮膚,肌膚受體與氧氣發生氧化反應,受到過量自由基的攻擊就會造成膠原和彈性纖維鬆弛和脆裂,表皮細胞新生減緩而衰老啦。被搶走電子的分子為了自己的完整性也去禍害別的分子形成的惡性循環導致了極大的破壞力(具體看下文)