Abordagem alternativa para síntese de melanina

Abstract

Por mais de 40 anos, a melanina tem despertado cada vez mais atenção como um material funcional para dispositivos orgânicos como células solares, transistores, sensores, engenharia de tecidos, baterias, dispositivos de memória e drug delivery. As melaninas apresentam uma combinação de propriedades físico-químicas únicas com sua biocompatibilidade intrínseca que inspira seu uso em aplicações bioeletrônicas. Contudo, sua aplicação em dispositivos orgânicos é limitada devido a sua baixa solubilidade na maioria dos solventes. Assim, neste trabalho, buscamos obter derivados solúveis de melanina a partir de uma abordagem sintética alternativa utilizando diferentes pressões (4 a 8 atm) oxigênio molecular como agente oxidante em água ou DMSO. Espectroscopia UV-Vis, FTIR, RMN e XPS foram utilizados para caracterização, tendo como referência os materiais obtidos a partir das rotas sintéticas tradicionais. A utilização de pressão de oxigênio acelerou o processo sintético em ambos os casos e foi possível obter uma alta proporção DHICA/DHI. A principal diferença é a obtenção em meio aquoso de um material solúvel em água sem nenhuma funcionalização exótica, enquanto que em solvente orgânico o derivado da melanina, funcionalizado com grupos sulfonatos, apresenta solubilidade em DMSO, DMF e N-metil-2-pirrolidona. Um mecanismo reacional baseado na elevada natureza oxidante do meio sintético, incluindo na decomposição do H2O2 pelo oxigênio é proposto para explicar as alterações estruturais observadas.

For over 40 years, melanin has been focus of increasing attention as a promising functional material for organic devices like solar cells, transistors, sensors, tissue engineering, charge storage, memory devices and drug delivery. Melanins present a combination of unique physical-chemical properties with its intrinsic biocompatibility inspire its use in bioelectronics applications. However, their applicability in organic devices is limited due to its low solubility in most solvents. Thus, in this work, we aim to achieve soluble derivatives of melanin from an alternative synthetic approach using different oxygen pressures (4 to 8 atm) as an oxidizing agent in water or DMSO. UV-Vis spectroscopy, FTIR, RMN and XPS was used to characterize the material using conventional synthesized melanin as a reference. The use of oxygen pressure accelerated the synthetic process and in both cases it was possible to obtain a high DHICA/DHI ratio. The main difference is obtained in aqueous medium a water soluble material without any exotic functionalization, while in organic solvent we have a functionalization with sulfonate group with solubility in DMSO, DMF and N-methyl-2-pyrrolidone. A reaction mechanism based on the higher oxidative nature of the reaction medium including oxygen-induced decomposition of H2O2 is proposed to explain the structural changes observed.