Revealing the role of hydroxyl groups in the adhesive properties of DOPA derivatives

Abstract

Blant alle naturlige klebematerialer er det kjent at polyfenoler er de vanlige kjemiske ingrediensene som spiller en betydelig rolle i klebeegenskapene. Mer spesifikt består den avgjørende kjemiske strukturen til naturlige klebematerialer av benzenringderivater med varierende antall hydroksylgrupper. DOPA-derivater med varierende antall hydroksylgrupper har blitt studert med molekylær dynamikk-simuleringer i tre forskejellige strukturer: som et bulkmateriale, som et lag og som et løsningsmiddellag. Programvaren Gromacs har gitt data om H-bindinger og energi innenfor systemene, samtidig som konformasjonen til de interagerende molekylene ble studert ved hjelp av Python. Dette arbeidet fremhever de viktige rollene som hydroksylgrupper i DOPA-derivater spiller, nemlig å aktiv deltai dannelse av H-bindinger og å binde systemene sammen, forkorte lengden på H-bindinger, avstanden mellom interagerende benzenforbindelser og påvirke potensialene i systemene og konformasjonen av molekylene. Ujevnhetene blant de ulike hydroksylgruppenes påvirkning blir også understreket gjennom resultatene. Resultatene i denne studien viser den viktige rollen som hydroksylgrupper spiller for klebeegenskapene til DOPA-derivater ved å fokusere på sidekjeden til monomerene, og det ville være interessant å utvide disse resultatene ved å studere lange polymerkjeder.

Among all the natural adhesive materials, it is known that polyphenols are the common chemical ingredients playing a significant role in the adhesive properties. More especially, the crucial chemical structure of natural adhesive materials consists of benzene ring derivatives with varied number of hydroxyl groups. DOPA derivatives materials with varied number of hydroxyl groups have been studied with molecular dynamics simulations in three different structures: as a bulk, as a layer and as a solvated layer. The software Gromacs provided data about H-bonds and energies within the systems, meanwhile the conformation of the interacting molecules was studied using Python. This work highlights the key roles played by hydroxyl groups in DOPA derivatives materials which are to actively participate in forming H-bonds and to bind the systems, shortening the length of H-bonds, the distance between interacting benzenes, and affecting the potentials in the systems and the molecules conformation. The irregularities among the different hydroxyl groups impacts are also underlined thorough the results. The conclusions of this study demonstrate the important role of hydroxyl groups on the adhesive properties of DOPA derivatives materials by focusing on the side chain of monomers and it would be interesting to extend these results by the study of long chains of polymers.