多巴胺 | Wikipedia

向小小的贻贝学习粘附

要实现湿环境下的粘附是不容易的，很多常用的胶水胶带遇水都会很快失效。于是当贻贝的水下粘附进入人们的视线时，科学家们立刻研究起贻贝，以试图解决湿环境的粘附问题。

其中一个应用环境就是我们的皮肤。皮肤表面会分泌汗液，所以属于湿环境。一组科学家受到贻贝启发，曾开发出了一种含有多巴胺的皮肤粘附剂。利用类似贻贝蛋白有效粘附成分的多巴胺，可以使粘附剂粘贴在皮肤表面，即使出汗正常移动都是没问题的。也曾有研究人员以猪皮为模型，采用含有多巴胺的水凝胶成功地将两块猪皮粘在了一起。

另外，生物组织的粘附也是一种湿环境粘附，因为活的生物组织会有体液和血液等。特别是伤口，一旦出血，普通的粘附剂就会失效。

根据贻贝的粘附原理，有研究人员制备了一种用于外科手术中的可注射式生物粘附剂。他们在老鼠的后背制造一处伤口，而后将粘附剂滴加在表面。这种粘附剂可以在没有缝合的情况下立即止血，并具有促进伤口愈合、可降解、不引发明显的炎症反应的优点。

类似这样的小鼠实验 | Murine Model of Wound Healing

一个小小的贻贝，一点足丝蛋白，一种多巴胺分子，很可能会为伤口处理带来新的方法。当然，贻贝的启发不仅限于粘附，它简直为我们打开了一扇新世界的大门。

举一反三，解锁小贻贝的N种用途

贻贝不仅启发了新型粘附剂的发展，它还有望解决许多难题，例如清除漏油和净化污水。

研究发现，多巴胺在粘附在多种表面上的时候，会在表面上形成一层均匀的涂层。多巴胺富含亲水的化学基团，因此表面在多巴胺涂层的涂覆下就会具有其亲水的性质，同时也将多巴胺的化学基团赋予表面。

不要小看这一步简单的涂覆，多巴胺的化学基团能使表面具有进一步反应的可能性。例如，如果经过一系列化学反应处理，将其他种类的化学物引入，就可以得到超疏水的材料。这种材料性质的可塑性，都是基于多巴胺易于粘附在各种表面上以及具有活性的化学基团的特性。

左：疏水，右：亲水 | product-release

对于海上泄露的原油，超疏水的材料可以选择性地只吸油而不吸水。吸收的油经过机械挤压还可以再回收，真的是解决漏油问题的一个好办法。如果把这种材料做成网或膜，那么油水混合物通过时，因为材料超疏水，则水会被截留，而油就会通过。反过来，亲水的膜或者网就会截留油而给水放行。

不同于之前开发的材料，研究人员认为这些受贻贝启发的创新材料或许可以被大规模生产，毕竟贻贝的蛋白特性已经有了比较充分的研究，且原材料也十分易得。

除此之外，贻贝也促进了净水技术的进步。多巴胺分子中含有一些具有活性的化学基团，它们对于工业废水中的染料，重金属离子等都是非常好的吸附剂。废水中的染料？用含有多巴胺的材料吸一吸；重金属离子？和多巴胺的基团反应一下就带走。一些重大的全球性的水问题，没想到依赖小小的贻贝就有解决的希望。

图 | Mussel-inspired hydrogel tissue adhesives for wound closure

但是，要把贻贝相关的研究发现以更便宜、更稳定、更安全的方式应用到现实生活中，仍需要克服很多挑战，比如，科学家们还得努力研究氨基酸之间复杂的相互作用网络，从而进一步了解它们的粘附性能。

小小的贻贝可以说是前途无量。它们不仅能以诱人的烹饪美味出现在餐桌上，还有望让研究人员利用其超强粘附的性能，亮相于生物学、医学等各个领域。

以动物和植物为灵感来源的仿生材料学研究，还有许多值得我们挖掘的地方­——很多时候，大自然已经给我们的问题准备好了答案啦。

参考文献：

[1]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201703852

[2]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.201200316

[3]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961212008502?via=ihub

[4]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S259023851930027X?via=ihub

[5]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/cp-mai070319.php

[6]Mussel-Inspired Surface Engineering for Water-Remediation Materials, https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30027-X

作者：Vivian

编辑：Cloud、李子李子短信