近日,华南理工年夜学生物医学科学与工程学院传授边平明团队与互助者,于仿生水下粘附范畴取患上主要进展。受海洋生物藤壶开导,该团队乐成研发出一类具备超强水下粘附机能的新型液-液相分散凝结体质料,为水下密封与构造修复等难题提供了全新解决方案。相干结果发表在《天然-化学》(Nature Chemistry)。
水下或者湿润情况中的安稳粘附是质料科学范畴的持久挑战。传统粘合剂易受水合层拦阻或者发生水溶胀,特别于含水量高的水凝胶、含脂质的生物构造等基底上体现欠安。研究团队从藤壶的自然粘附机制中得到灵感——藤壶经由过程排泄卵白质形成液-液相分散的凝结体,实现水下高强度粘附。
抗稀释、水下超铺展凝结体经由过程模拟藤壶对于海洋生物的粘附,以实现对于含水和脂质基底的强效水下粘附。研究团队供图 受此道理开导,团队设计了一种端基功效化的聚丙二醇(PPG)聚合物。该质料于水中可自觉形成布局不变的非复合凝结体,具有三年夜焦点技能上风:
一是超铺展特征:于水下具备极低的界面张力,可以或许于玻璃、塑料、金属以致超疏水的聚四氟乙烯等多种基底上迅速铺展,犹如“液体装甲”般自动排开界面水层,实现与基底的慎密接触。
二是超渗入能力:无需稀释便可渗入进入水凝胶、聚氨酯海绵等多孔水合基底,以和有机凝胶、猪皮构造等含脂质基底的内部,形成机械互锁的缠结界面,从泉源上加强粘附强度。
三是强抗稀释效应:于差别pH值、高盐度等水下繁杂情况中连结高度不变,不容易被水稀释;同时能高效富集并浓缩装载此中的亲水性固化剂,经由过程快速原位光固化形成具备强盛内聚力的粘合层。
基在上述特征构建的凝结体基粘合剂,于多种基底上均揭示出领先程度的水下粘附机能。试验数据显示,该粘合剂对于猪皮的粘附强度高达479千帕,并能蒙受436千帕的爆破压力,该数值优在当前已经报导的多种代表性水下密封剂。该粘合剂还有能于pH值为1至13的极度酸碱情况和人工海水中连结持久不变粘附。
依附精彩的构造粘附性与生物相容性,该质料于生物医学范畴揭示出巨年夜运用潜力。体外试验中,研究团队乐成使用该粘合剂实现了对于猪肠及心脏构造穿孔的快速密封;动物试验中,实现了对于年夜鼠胃穿孔的有用修复,显著促成了创口愈合。
该研究不仅为设计下一代高机能水下粘合剂提供了全新的仿生计谋,也揭示了华南理工年夜学生物医学学科于面向人平易近生命康健庞大需求、解决要害科学问题方面的立异活气与孝敬。
相干论文信息:https://doi.org/10.1038/s41557-026-02087-9
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