水下高強(qiáng)度粘附難題被攻克仿生材料創(chuàng)新突破

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2026-04-20 09:41:54 環(huán)球網(wǎng)

華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院邊黎明教授團(tuán)隊(duì)受海洋生物藤壺的啟發(fā)，成功研發(fā)出一種具有超強(qiáng)水下粘附性能的新型液-液相分離凝聚體材料。這一成果為水下密封與組織修復(fù)等領(lǐng)域的難題提供了全新的解決方案。

水下或潮濕環(huán)境中的牢固粘附一直是材料科學(xué)領(lǐng)域的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)粘合劑易受水合層阻礙或被水溶脹，尤其在含水量高的水凝膠、脂質(zhì)生物組織等基底上表現(xiàn)不佳。研究團(tuán)隊(duì)從藤壺的天然粘附機(jī)制中獲得靈感，藤壺通過分泌蛋白質(zhì)形成液-液相分離的凝聚體，實(shí)現(xiàn)水下高強(qiáng)度粘附。

受此原理啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種端基功能化聚丙二醇(PPG)聚合物。該材料在水中可自發(fā)形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的非復(fù)合凝聚體，兼具超鋪展特性、超滲透能力、強(qiáng)抗稀釋效應(yīng)三大核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該粘合劑對(duì)豬皮的粘附強(qiáng)度高達(dá)479千帕，并能承受436千帕的爆破壓力，優(yōu)于當(dāng)前已報(bào)道的多種具有代表性的水下密封劑。此外，該粘合劑還能在pH值為1至13的極端酸堿環(huán)境中以及在人工海水中保持長(zhǎng)期穩(wěn)定粘附。

憑借其出色的組織粘附性與生物相容性，該材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也展示出巨大應(yīng)用潛力。在體外實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)成功利用該粘合劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬腸和心臟組織穿孔的快速密封；在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大鼠胃穿孔的有效修復(fù)，顯著促進(jìn)了創(chuàng)口愈合。

這項(xiàng)研究不僅為設(shè)計(jì)下一代高性能水下粘合劑提供了全新的仿生策略，還展示了學(xué)校生物醫(yī)學(xué)學(xué)科在面向人民生命健康重大需求、解決關(guān)鍵科學(xué)問題方面的創(chuàng)新活力與貢獻(xiàn)。相關(guān)研究成果已于3月30日發(fā)表于《Nature Chemistry》。

(責(zé)任編輯：zx0176)

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