多酚化合物：可能成为研究新涂料的基础

诸平

单宁酸(tannic acid)又称鞣酸，其结构见图1，是由五倍子中得到的一种鞣质。为黄色或淡棕色轻质无晶形粉末或鳞片；有特异微臭，味极涩。溶于水及乙醇，易溶于甘油，几不溶于乙醚、氯仿或苯。其水溶液与铁盐溶液相遇变蓝黑色，加亚硫酸钠可延缓变色。在工业上，鞣酸被大量应用于鞣革与制造蓝墨水。鞣酸能使蛋白质凝固。人们把生猪皮、生牛皮用鞣酸进行化学处理，能使生皮中的可溶性蛋白质凝固。于是，本来放上几天就会发臭腐烂的生皮，变成了漂亮、干净、柔韧、经久耐用的皮革。这种制革工序被称之为皮革鞣制。 

据《科学》（Science）杂志网站，2013年7月12日报道，单宁酸和铁(III)可以形成一种安全、廉价的自组装涂料，而且可用于任何形式物体的表面涂饰。丹宁酸和铁结合形成一种涂料，覆盖在聚苯乙烯基质上，由原子力显微镜观察显示结果如图2所示。

在日本古老文化中,人们为了预防蛀牙，采用铁与蔬菜单宁混合得到一种黑色溶液，将其涂在牙齿表面。东南亚、中国的部分地区等地都有这种古老染黑牙齿的习俗。在日本将其称为お歯黒（おはぐろ，音译为Ohaguro），日本人染黑牙齿的习俗可以追溯到日本的史前时期，明治时期（1868，9~1912,7）已经比较流行，不过染黑牙齿仅仅局限于日本的富贵人家中的女性已婚成员，但是随后偶尔也有贵族成年男性出现染黑牙齿的现象，除了被认为染黑牙齿是一种美的象征和标志之外，在牙齿表面涂上黑色物质也有保护牙齿的功效，尽管这种习俗在19世纪已经被日本人所放弃，但是这种古老的表明处理技术最近被澳大利亚化学家再次复活，其潜在的应用范围远远超出牙科防护，而是可以应用于任何底质材料的表明涂饰。

澳大利亚墨尔本大学（University of Melbourne）的FrankCaruso 领导的一个研究团队，已经开发出一种简单、安全、廉价的涂饰材料。此涂料只有铁(III)和丹宁酸组成，而单宁酸是木料中发现的一种多酚类化合物，最著名的木桶存储的陈年红酒的独特风味或许是与此有关。

由铁(III)和丹宁酸组成的涂层其特征是异乎寻常的，适宜于各种各样的底质表明涂饰。它可以覆盖各种各样的纳米级和微米级的物体,包括纳米金粒子、碳酸钙和二氧化硅粒子以及细菌,无论涂饰对象是是带正电荷的、还是带负电或者是中性的均可适用(详见Science 2013, DOI: 10.1126/-science.1237265)。这一发现的专利申请目前在等待审批之中。

因为铁(III)和丹宁酸二者通常被认为是安全的,而且已经用于食品和生物医学等领域,这种涂料可以立刻找到不同应用途径,其中包括药物输送和防腐蚀等。美国德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas, Austin）的化学家Christopher W. Bielawski认为，“这一发现将带来很大的影响,主要是因为其组成是如此简单,有很多人一定会首先想到这种涂料的。”

美国西北大学（Northwestern University）的生物医学工程师Phillip B. Messersmith 认为，此涂层的pH敏感性才是真正令人兴奋的方面,会在pH值6以上形成涂层，但在酸性环境中涂层会出现开裂,露出或释放其中的包裹对象。可以想象使用此涂料作为一种对细胞的酸性溶酶体或核内体提供药物的载体,到达细胞器的低pH值的环境后再将其中的包裹物释放出来。

研究人员使用“单宁酸”来描述一种分子家族，可以包含一个中心葡萄糖分子，与一至五个来自于糖基不同长度的聚没食子酰基（polygalloyl）结合在一起。每一个铁(III)原子可以与单宁酸上的三对羟基配位，因此一个铁(III)原子可以与3个丹宁酸分子发生配位。与此同时,单宁酸分子中大量的羟基意味着每个丹宁酸分子可以与十多个铁原子配位。结果相互交联形成大约10 nm厚涂层。

Christopher W. Bielawski教授谈到，这项技术似乎可以很容易扩展。因为除了单宁酸还存在有很多其他多酚化合物,所以利用此类化合物的潜能很大，使其有可能成为改变表面化学涂层和创建新应用的基础材料。更多信息请浏览原文：

Hirotaka Ejima,Joseph J. Richardson, Kang Liang, James P. Best, Martin P. van Koeverden,Georgina K. Such, Jiwei Cui, Frank Caruso. One-Step Assembly of Coordination Complexes for Versatile Film and Particle Engineering. Science， 12 July 2013: Vol. 341 no. 6142 pp. 154-157. DOI: 10.1126/science.1237265