新闻中心
yb体育APP下载—既有蜘蛛丝的坚固又有贻贝足蛋白的粘性,新型胶水可黏在任何表面
 时间 : 2022-07-28  

一些海洋生物,例如贻贝,会排泄粘附卵白,使它们可以或许粘附在海水下的分歧概况。这类有吸引力的水下粘附特征激起了数十年的研究,以缔造用在水下修复或生物组织修复的仿生胶。但是,现有的胶水凡是没有抱负的粘附力,难以在水下利用,或对医疗利用不具有生物相容性。此刻,合成生物学有一个解决方案。

圣路易斯华盛顿年夜学 McKelvey 工程学院的研究人员开辟了一种方式,该方式利用工程微生物来出产生物相容性粘性水凝胶的需要成份,该凝胶与蜘蛛丝一样坚忍,与贻贝足卵白 (Mfp) 一样具有粘性,这意味着它可以粘在水下的无数概况上。

由能源、情况和化学工程传授张福中带领的研究颁发在ACS Applied Materials and Interfaces杂志上。

乔治梅森年夜学现任助理传授尤金·金说:“研究人员一向在尽力开辟可以在水下工作的粘合剂,乃至可以在湿润的环境下工作,已有一段时候了。” Kim 是该论文的第一作者,作为博士生在 Zhang 的华盛顿年夜学尝试室从事该项目标工作。

研究团队还包罗能源、情况和化学工程传授 Young-Shin Jun 和机械工程 Harold 和 Kathleen Faught 传授 Guy Genin。

“在之前的概念验证研究中,我们设计了微生物以发生贻贝足卵白 (Mfp) 和其寡聚变体,”Kim 说。这些变体是由 Mfp 的反复链组成的份子,其特征因yb体育app下载反复次数而异。

“我们想知道合成生物学是不是可以帮忙水下粘附,这对合成材料来讲是一项具有挑战性的使命。”

2018 年,张的尝试室注解,由工程细菌制成的 Mfp 具有与自然 MFP 类似的水下粘合特征——它们可以制造出更具粘性的 Mfp 低聚物。

虽然微生物 Mfp 很是黏稠,但它们很难在水下处置,由于卵白质份子一旦插手水中就会敏捷分散。

“在水下时,我们必需确保在维修时代粘合剂 Mfp 可以保存在概况上,”Kim 说。

避免分散的一种常看法决方案是将粘性 Mfp 卵白配制成水凝胶。水凝胶必需比粘附力强,或抱负环境下,比粘附力强。但是,制造既坚忍又具有粘性的材料极具挑战性,由于凡是在这两种特征之间进行衡量,Kim 说。“很多受 Mfp 开导的粘合剂都很弱。当你用它们在水下粘合两个概况时,胶水会粘在两个概况上,但会分隔,近似在分手奥利奥饼干并在两面留下奶油。”

这就是蜘蛛丝的用武之地。

多年来,张的尝试室也一向在利用合成生物学来设计和出产蜘蛛丝卵白。本年早些时辰,他们出产了一种比钢更坚忍、比凯夫拉纤维更坚韧的丝-淀粉样夹杂卵白。这类丝-淀粉样卵白夹杂物的高强度——连结材料无缺无损——恰是他们的粘合剂所需要的。

该团队将丝淀粉样卵白与 Mfp 整合在一路,并利用合成生物学方式合成了一种三杂交卵白,该卵白具有 Mfp 的强粘附性和蜘蛛丝的高强度的长处。利用三杂交卵白,他们制备了粘性水凝胶。

“我们开辟了一种设计原则,使我们可以或许节制水凝胶的内聚力和粘附力,”张说。“凝胶的密度比水稍年夜,是以您可以轻松地在水下利用它,将其放在两个概况上或之间。”

因为基在卵白质的粘合剂具有生物相容性和可生物降解性,是以尝试室对其在组织修复中的潜伏利用感应特殊兴奋。他们在论文中写道,这类卵白质对腱骨修复特殊有吸引力,由于今朝基在缝合的策略掉败率很高。

“蜘蛛、细菌、粘糊糊的海洋生物和肩袖扯破几近没有配合点,”Jun 指出。“使人沉迷的是,张尝试室可以或许将前三者中最好的部门连系起来,制造出具有份子级晶体布局的新型弹性材料,可以作为一种更坚忍、更矫捷的粘合剂。假如我们可以的话,它会更酷在医疗护理中利用它来修复肩部受伤。”

经由过程节制细菌来润色卵白质的每一个基序,包罗来自蜘蛛丝和贻贝足卵白的部门,他们可以节制水凝胶的粘附力和强度,对其进行定制以知足腱骨修复和其他组织修复需求的特定要求。

Genin 将这项研究置在人类与细菌持久复杂关系的布景下。

“我们已获得细菌来帮忙愈合伤口——这是有史以来第一次,”Genin 说。“细菌致使我们的先人堵截了他们的四肢,此刻,我们第一次可以或许劫持细菌来制造一种任何其他体例都没法取得的材料,包罗肩袖手术在内的生物医学利用现实上可让四肢再次工作。

—yb体育APP下载


Copyright © 2018 博亚化学股份有限公司  电话:0546-5767730  地址:山东省东营市利津县亚博路288号     鲁公网安备37052202370671号        鲁ICP备18037293号  

鲁ICP备18037293号