现在许多黏着剂会因为耐水性不佳,在潮湿环境下降低或失去黏附能力,而现在美国科学家结合贻贝的黏性、轻巧强韧蜘蛛丝的优点,以合成生物学研发出新型水下黏着剂,更有医疗黏胶潜力。
贻贝也被称为淡菜,这种乌噜噜的水生有壳生物是常见的美味海鲜食材,同时也是各种黏着剂的灵感来源,这些生物为了在潮间带获得丰富食物,同时抵抗强劲潮流冲刷,会分泌出特殊且具黏性的蛋白质贻贝足蛋白(mussel foot protein,Mfp)让自己固着在岩石上,因此有不少科学家希望能借此研发出医疗用仿生黏胶、抑或是应用在水中黏着剂。
只是为了提高在水中、潮湿环境的稳定性,通常多在水胶(Hydrogel)中加入贻贝足蛋白,但代价就是强度不足,论文第一作者 Eugene Kim 表示,许多以贻贝足蛋白为灵感的接着剂大多都没什么黏性,当我们在水中黏着两个物体时,虽然胶水会黏在两物的表面上,但一拉就会分离,就像残留在 oreo 饼干上的奶油一样。
(Source:圣路易华盛顿大学)
对此,圣路易华盛顿大学将贻贝足蛋白水胶跟另一个仿生材料结合:合成加强版蜘蛛丝。这是团队今年早前以细菌研发出来的合成蜘蛛丝,比钢更强、也比克维拉更坚固,科学家将其中的类淀粉蛋白跟贻贝足蛋白混合创造出“混合蛋白(tri-hybrid proteins)”。
能源、环境和化学工程教授 Fuzhong Zhang 指出,团队开发的设计原则也能控制水胶的内聚力和黏附力,团队利用细菌生产蛋白质,借由微调过程每个部分来满足期望的材料特性,因此不仅能研发出水下黏着剂,还可以制造出用于医疗的黏胶。该团队表示,甚至可以应用在缝线难以修复的腱骨损伤中。
团队指出,过去一直想了解合成生物学是否能助水下黏着剂一臂之力,这对合成材料来说是一项具有挑战性的任务,而现在已取得初步成果。
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(首图来源:Flickr/Charles Haynes CC BY 2.0)