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2007年7月18日，星期三

科学家报告说，他们已经融合了自然界最优雅的两种干湿粘合策略，以生产一种合成材料，有一天可能会导致更耐用，更持久的绷带，贴剂和外科手术材料。正如本周在《自然》杂志上发表的那样，在美国国立卫生研究院下属的美国国家牙科和颅面研究所（NIDCR）的支持下，科学家们设计了一种合成材料，该材料首先具有壁虎蜥蜴，并通过贻贝的水下粘合特性对其进行补充。他们称其为“ geckel”纳米胶粘剂的混合材料在最初的测试中证明在干燥和潮湿条件下均能粘附。在这两种极端情况下，它的粘合力都比以前的壁虎基合成胶粘剂长得多，这是该研究领域的主要问题。

这组作者说，他们的发现标志着自然界中两种极性相反的粘合策略首次被合并为人造可逆粘合剂。 “我们的工作代表了可以做到的原则证明，”伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的科学家，该论文的资深作者菲利普·梅瑟史密斯（Phillip Messersmith）说。 “仍需进行大量研究以完善制造工艺并大大降低其成本。没有理由相信无法实现这些改进，但这需要时间。”

Messersmith博士说，大约在两年前，当他注意到一篇关于壁虎脚下单根头发的粘着力的文章时，就发现了壁虎纳米胶的灵感。蜥蜴迷们早已惊叹不已，壁虎不是通过产生胶状物质而是通过自然地适应覆盖其脚底的毛发而爬上墙壁和其他干燥，陡峭的表面。

壁虎的头发大约只有人发厚度的十分之一，每根壁虎头发在末尾会分裂多次。这些分叉的末端包含称为刮铲的杯状结构，可大大增加头发的表面积。人的头发只接触一次表面，而壁虎则与类似吸力的刮刀多次接触。科学家估计壁虎每只脚上有五十万根毛发，因为壁虎从墙壁上刮下来时，壁虎有十亿只刮刀在工作。

梅塞史密斯知道，研究人员已经尝试了数年根据壁虎的粘附策略生产合成粘合剂的尝试。在这篇文章中引起他注意的是壁虎在水中的附着力不好。研究贻贝在水下的粘附力的梅塞史密斯（Messersmith）有了一个主意。如果每种合成的壁虎启发聚合物（称为支柱）都涂有受到贻贝启发的人造粘合蛋白，该怎么办？正如梅塞史密斯沉思的那样，没有人尝试过这种方法，如果成功，这种混合方法可能会在临时胶粘材料的设计方面产生新的且可能更好的方向。

据《自然》报道，梅塞尔史密斯的想法是正确的。他和他的同事设计了一个小的纳米聚合物阵列，模仿了壁虎脚上头发的自然空间图案。然后，他们用合成化合物的薄层覆盖他们的创作。这种不寻常的化合物模仿了梅塞尔史密斯研究小组过去几年研究的贻贝粘附蛋白的可逆结合作用。

在由研究生Haeshin Lee领导的最初实验中，他们发现，当覆盖贻贝模拟物并应用于氧化钛，金和其他表面时，每个支柱的湿粘合力增加了近15倍。当用该化合物涂覆时，柱的干粘合力也得到改善。

该研究的主要作者李说：“这实际上对我们来说并不令人惊讶。” “贻贝类胶粘剂用途极为广泛，可以在干湿条件下可逆地粘结到无机表面上。”

正如Lee所指出的那样，下一个研究障碍是它们的混合geckel纳米粘合剂在多次接触后是否会继续粘附在表面上。对于其他壁虎型粘合剂，这是一个重大挑战。它们通常一开始会粘好，但在与无尖头悬臂接触数个周期后会失去附着力。

Lee使用悬臂并反复触碰它，开发了一种摄像头以可视化过程到各个支柱。他发现，在与尖端接触1,100次后，在潮湿条件下，该杂种杂种能够保持85％的附着力。在干燥条件下，粘附水平为98％。

Lee说：“这并不是全垒打，而是介于两倍和三倍之间。”他自己设计了一种特殊的成像装置，以在实验过程中可视化各个支柱。

梅塞尔史密斯说，尽管研究结果非常有希望，但他的小组仍然必须解决一些实际问题，才能扩大研究范围。 “每次在大面积上制造这种类型的纳米柱阵列时，都必须有一种非常有效的方法来做到这一点，而又不会失去该方法的功效，”梅塞尔史密斯说。 “我们还需要降低制造成本，以使商业上可行的鲭鱼成为可能。”

但是，梅塞尔史密斯说，他预见到有可能存在长颈鹿。梅塞尔史密斯说：“助听器已经很好地粘合了，除非您去游泳，洗澡或以某种方式使其接触大量的水。” “因此，我认为这种粘合剂最重要的是防止浸入水中的附加值。”

他说：“我还要补充一点，湿的粘性聚合物在支柱上的基本成分含有一种化学物质，我们去年发现这种化学物质可以很好地粘附在粘膜表面，例如我们口腔内部。” “将来可能会开发出可贴在脸颊内侧以覆盖受损组织的贴剂。”

美国国家牙科和颅面研究所是国家在口腔，牙齿和颅面健康研究方面的主要资助者。

关于美国国立卫生研究院（NIH）：美国国立卫生研究院（NIH）是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，并且是美国卫生与公共服务部的组成部分。 NIH是进行和支持基础，临床和转化医学研究的主要联邦机构，并且正在调查常见和罕见疾病的病因，治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息，请访问www.nih.gov 。

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