科学家开发新型粘合剂 结合贻贝的粘性和蜘蛛丝的强度

2021年11月17日 14:37 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据New Atlas报道,能在潮湿环境中保持牢固的粘合剂是难找的,但对于水下修复或身体愈合可能是有用的。研究人员现在已经开发出一种新型的水凝胶粘合剂,它结合了贻贝的水下粘性和蜘蛛丝的强度。

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贻贝是一种粘稠的小生物,它分泌的特殊蛋白质使它们即使在汹涌的海浪中也能牢固地粘在表面。过去的研究已经调查了如何使用这些贻贝足丝蛋白(Mfps)来制造我们自己的粘合剂,用于海洋环境或手术胶水。为了在水中的稳定性,这些Mfps通常被嵌入水凝胶中,但这也是对凝胶本身强度的一种折衷。

该研究的第一作者Eugene Kim说:“许多受Mfp启发的粘合剂很弱。当你用它们把两个表面粘在水下时,胶水会分别粘在两个表面上,但会破裂,就像把奥利奥饼干分开,两边都留下了奶油。”

因此在新的研究中,圣路易斯华盛顿大学的研究人员将这种Mfp水凝胶与另一种生物启发材料相结合。今年早些时候,该团队展示了一种合成的蜘蛛丝,它比真实的东西更强壮、更有韧性,因此科学家们将他们在该项目中的丝状淀粉蛋白与贻贝足丝蛋白结合起来,创造出“三混合蛋白”。

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“我们开发了一个设计原理,使我们能够控制水凝胶的内聚力和粘附力,”该研究的主要作者Fuzhong Zhang说。“这种凝胶的密度比水略大,所以你可以很容易地在水下使用它,把它放在两个表面上或两个表面之间。”

该团队设计了细菌来生产蛋白质,这使他们能够对该过程的每个部分进行微调,以实现正确的属性。这样一来,他们可以将其应用于从海洋修复到修补身体各种组织的损伤。特别是,该团队表示,它可以帮助解决难以用缝合线修复的肌腱-骨骼损伤。

该研究的作者Young-Shin Jun说:“蜘蛛、细菌、粘稠的海洋生物和肩袖撕裂没有什么共同之处。令人着迷的是,实验室能够结合前三者的最佳部分,并制造出具有分子尺度结晶结构的新弹性材料,可以作为一种更强大和灵活的粘合剂。当我们能够将其用于医疗领域,用于修复肩部损伤时,那就更酷了。”

这项研究发表在《ACS应用材料与界面》杂志上。

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