来源： 时间：2022-05-21 15:35:13
受蛞蝓分泌的胶水的启发，科学家们开发了一种超强、柔性的粘合材料，这种材料粘在生物组织上--即使是潮湿的--也不会产生毒性。研究人员说，这种“坚韧粘合剂”是生物相容性的，与组织结合的强度相当于身体本身的弹性软骨。
美国哈佛大学鲍尔森工程与应用科学学院(SEAS)教授戴维·穆尼（Dave Mooney）表示：“我们材料的关键特征是结合了非常强的附着力和转移和消散应力的能力，这两者在历史上从未集成到单一的粘合剂中。”
当受到威胁时，鼻涕虫会分泌一种特殊的粘液，这种粘液会将鼻涕虫粘在原地，这使得捕食者很难将其从表面撬开。
这种胶水以前被确定为由夹杂着带正电荷蛋白质的坚韧基质组成，这启发了加拿大麦吉尔大学助理教授Jianyu Li及其同事创建了一种双层水凝胶，该水凝胶由海藻酸盐-聚丙烯酰胺基质组成，支撑着表面伸出带正电荷聚合物的粘合剂层。
聚合物通过三种机制与生物组织结合--对带负电细胞表面的静电吸引、相邻原子之间的共价键和物理互穿--使粘合剂变得非常强。
“大多数以前的材料设计只关注组织和粘合剂之间的界面。我们的胶粘剂能够通过它的基质层耗散能量，这使得它在破裂前变形得更多，“李说。
该小组对基质层的设计包括通过离子键与海藻酸盐水凝胶结合的钙离子。当对胶粘剂施加应力时，这些“牺牲”的离子键首先断裂，使基体在其结构受损之前吸收大量能量。
在实验测试中，与其他医用胶粘剂相比，破坏坚韧胶粘剂的粘接所需的能量是其他医用胶粘剂的三倍以上。当它断裂时，失败的是水凝胶本身，而不是粘合剂和组织之间的结合，展示了前所未有的同时高粘合强度和基质韧性水平。
研究人员在包括皮肤、软骨、心脏、动脉和肝脏在内的各种干湿猪组织上测试了他们的粘合剂，发现它与所有这些组织的结合强度明显高于其他医用粘合剂。
这种坚韧的粘合剂在植入大鼠体内两周，或用于封闭猪心脏上的一个洞时，也保持了稳定性和粘合性，该洞被机械地充气和放气，然后经受数万个周期的拉伸。
当应用于小鼠肝出血时，它也不会造成组织损伤或与周围组织的粘连--用强力胶和商业凝血酶粘合剂都观察到了副作用。
这种高性能的材料在医学领域有许多潜在的应用，无论是作为一种贴片，可以切割成所需的尺寸并应用于组织表面，还是作为一种可注射的溶液用于更深的损伤。这项研究发表在《科学》杂志上。
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