近年来,聚多巴胺(PDA)涂层由于其优秀的粘附特性、生物相容性以及简易的制备过程引起了广泛的研究兴趣。然而,由于聚多巴胺的不溶解性,一直无法得到其精确结构和聚合机理。通常情况下,聚多巴胺是在碱性条件(p H 8.5)下制备的,传统的平衡移动机理可以很好地解释这种情况。该机理认为,当p H增加时,氧化平衡反应过程中的质子会被消耗,导致反应平衡向正反应方向移动,并通过多巴胺(DA)环化反应形成吲哚结构,进而形成聚多巴胺[1]。然而,在氧化剂过硫酸铵(APS)的催化下,聚多巴胺可以在酸性条件(p H 4.0)下被制备出来,这一现象无法通过前述的平衡移动机理来解释。因此可以合理猜测,多巴胺的聚合过程中可能包含多种平行的反应途径。为了探究多巴胺在酸性条件下的聚合机理,我们采用了一种多巴胺的衍生物,2-(4-甲氧基-3-甲苯基)乙胺(MOE),作为模型单体来进行研究。由于MOE具有相比于DA更少的活性位点,不易环化成吲哚结构,因此其聚合过程和产物也较为简单。过硫酸铵一直都被认为是多巴胺聚合过程中的氧化剂,然而过硫酸铵同时也是一种常见的自由基引发剂,用以引发丙烯酰胺等的聚合反应。因此,我们尝试在酸性条件(p H 4.0)下,利用过硫酸铵作为自由基引发剂,在表面引发MOE的自由基聚合反应。通过利用诸多表面反应的表征手段,如紫外-可见光谱、掠角红外光谱、光电子能谱、接触角测量以及基于原子力显微镜的单分子力谱等,我们证明酸性条件下,MOE在过硫酸铵的引发下确实会发生自由基聚合反应[2]。为了比较酸性条件和碱性条件下MOE聚合反应的差异,我们在碱性条件下(p H 8.5)也进行了同样的反应,并利用上述表征手段进行了表征。实验结果表明,在碱性条件下,过硫酸铵同样可以在表面引发MOE的自由基聚合反应。由于MOE只有2个活性位点,而DA含有3个以上活性位点,根据集合论可以推断,MOE的聚合反应也应该存在于DA的聚合过程之中。也即,无论是在酸性或是碱性条件下,多巴胺的聚合过程中都应包含自由基聚合反应。也正是因为多巴胺成膜过程中存在多种平行的聚合途径,才使得聚多巴胺的最终结构异常复杂,并最终无法溶解。综上,本研究首次提出了多巴胺的自由基聚合机理,为理解多巴胺的聚合过程提供了一条新途径,并将对阐明聚多巴胺的复杂结构起到帮助作用。