2021年6月4日
如果您曾经试图将贻贝从船底上碎裂或藤壶，您会知道，我们可以从大自然中学到很多关于如何制作强大粘合剂的知识。塔夫茨大学的工程师已经注意到了，今天报告了一种新型的胶高级科学亚博老虎机网登录。
从蚕的纤维丝蛋白开始，它们能够复制藤壶和贻贝胶的关键特征，包括蛋白质丝，化学交联和铁键合。结果是一种强大的无毒胶水，在水下设置和工作原理和在干燥条件下一样，并且比现在在市场上的大多数合成胶产品强。
“我们创造的复合材料不仅比当今可用的大多数粘合剂更好，还可以实现材料数量少得多的强度，”塔夫茨工程学院的Frank C. Doble工程学教授Fiorenzo Amenetto说，创建了材料的Tufts Silklab的主任，也是该研究的通讯作者。“而且，由于材料是由提取的生物来源制成的，并且化学物质是从自然中绘制的，在很大程度上避免了合成步骤或使用挥发性溶剂 - 它也可能在制造方面具有优势。”
Silklab“胶机”focused on several key elements to replicate in aquatic adhesives. Mussels secrete long sticky filaments called byssus. These secretions form polymers, which embed into surfaces, and chemically cross-link to strengthen the bond. The protein polymers are made up of long chains of amino acids including one, dihydroxyphenylalanine (DOPA), a catechol-bearing amino acid that can cross-link with the other chains. The mussels add another special ingredient - iron complexes - that reinforce the cohesive strength of the byssus.
藤壶分泌一种由蛋白质制成的坚固水泥，该水泥形成成聚合物，这些水泥锚定在表面上。藤壶水泥聚合物中的蛋白质将其氨基酸链折叠成β片 - 一种锯齿状的布置，它呈现平坦的表面，并有足够的机会与聚合物中的下一个蛋白质形成强氢键，或者在聚合物丝中的表面正在附上。
受大自然使用的所有这些分子键合的启发，阿梅内托的团队着手复制它们，并利用从丝虫茧中提取的丝质蛋白化学来利用他们的专业知识。丝纤维蛋白具有藤壶水泥蛋白的许多形状和粘结特性，包括组装大β片表面的能力。研究人员添加了多巴胺 - 多巴胺的随机聚合物，它沿其长度呈现交联的儿茶酚，就像贻贝用来交叉连接其粘结丝一样。最后，通过用氯化铁固化粘合剂，可以显着增强粘附强度，从而在天然慕斯粘合剂中固定粘结剂，从而固定了整个儿茶酚的键。
“丝正肌蛋白，聚多巴胺和铁的结合汇集了相同的粘结和交联等级，使这些藤壶和贻贝粘合剂如此强大，”阿梅内托实验室的博士后学者也是该研究的第一作者Marco Lo Presti说。“我们最终得到了一种粘合剂，甚至看起来像显微镜下的天然对应物。”
将丝纤维蛋白，聚多巴胺和用铁离子固化的正确混合物对于使粘合剂固定和在水下工作至关重要，在抵抗剪切力时达到2.4 MPa（巨型爆炸；每平方英寸约350磅）的强度至关重要。这比大多数现有的实验和商业粘合剂要好，并且仅低于2.8 MPa的水下粘合剂。然而，这种粘合剂具有无毒的额外优势，由纯天然材料组成，只需要每平方英寸1-2 mgs即可实现该键 - 仅几滴。亚博网站下载
“可能的安全性，保守使用材料以及优越的强度结合了许多工业和海洋应用的潜在效用，甚至可能适合以消费者为导向的型号，例如模型建设和家庭用途，”Bari Aldo Moro大学的研究合作者Gianluca Farinola教授，塔夫茨（Tufts）生物医学工程的兼职教授。“我们已经将丝纤维蛋白用作医学用途的生物相容性材料的事实使我们也探索了这些应用，”添加了omenetto。
来源：https://www.tufts.edu/