贻贝是真正的粘附大师。它们在水下与几乎任何类型的表面牢固结合。美因茨的研究人员受到贻贝粘附蛋白的启发,增加了另一个令人兴奋的特性。正如他们在《华尔街日报》上报道的那样《应用化学》,他们的新粘合剂可以根据需要脱胶。
胶水以前被认为是一种廉价而脆弱的解决方案。然而,现代粘合剂是非常高科技的,例如,它们可以把飞机的机翼粘在一起。然而,粘附科学家的愿望清单上仍然有三项:水下可靠的粘合,用于修复水下管道的泄漏或在操作过程中密封出血伤口;“自愈”粘合剂,可防止灾难性故障;以及可“按需”脱胶且无残留的粘合剂,以便于更换部件或拆卸复合材料进行回收。
在自然界中,有一种惊人的坚固、牢固、通用的粘合剂,它能满足前两个要求:贻贝用它们粘住几乎所有类型的表面,从岩石、木桩到金属船壳。氨基酸二羟基苯丙氨酸(DOPA)是这种惊人的粘附效果的关键。胶粘剂中所含的DOPA基团在海水中普遍存在的条件下逐步反应,形成交联聚合物基体,能够与岩石中的无机氧化物结合。它们还能与海水中的多价金属离子(如铁离子)结合,使贻贝具有自愈性。
美因茨马克斯普朗克聚合物研究所Aránzazu del Campo的研究人员从这些贻贝粘合剂中获得了灵感。他们生产了四臂星形聚合物,其末端附着有硝基多巴胺基团。这些基团与DOPA有关,帮助胶粘剂在水下交联,并赋予其自愈性。只需几分钟,这种材料的切割凝胶样本就会重新生长在一起。硝基(-不2.)此外,这种贻贝粘合剂材料还有另一个优点:分子可以通过紫外线照射而分裂,因此粘合剂可以脱胶。
美因茨团队因此奠定了一类粘合剂的基础,这些粘合剂具有防水、自愈合、与表面反应、光降解和生物相容性。涂有这种粘合剂的表面也为细胞培养提供了极好的基质。因此,这种新材料的主要应用可能是在医学领域,可能是作为皮肤再生的可移动水凝胶垫,或作为重复手术的可逆强力胶。