粘住猪皮、修复心脏！中国科学家攻克水下高强度粘附难题

仿生藤壶：中国团队破解水下高强度粘附技术瓶颈

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来源：中国新闻网

华南理工大学边黎明教授团队近期在材料科学领域取得关键突破，其研发的新型仿生粘合剂成功解决了水下及潮湿环境下的高强度粘附难题。该成果的核心仿生灵感来源于海洋生物藤壶的独特粘附机制。

实现水下或生物组织表面的持久、牢固粘接，一直是材料工程与生物医学领域的重大挑战。常规粘合剂在水分存在下极易失效，界面水层阻隔与材料自身溶胀是导致粘附强度急剧下降的主因。尤其在富含水分的活体组织表面，开发兼具高强度与稳定性的粘合体系尤为困难。

研究团队从藤壶的生物学特性中获得启发。藤壶能牢固附着于船舶或礁石等湿润表面，依赖于其分泌蛋白形成的“液-液相分离凝聚体”。这种独特的生物界面结构，提供了卓越的湿态粘附性能。基于此原理，团队设计并合成了一种端基功能化的聚丙二醇聚合物。

该合成材料在水相中可自发形成结构稳定的非复合凝聚体，并同时具备三项关键性能：超铺展性、超渗透性及强抗稀释能力。这意味着它能快速在湿润基底表面铺展并深入渗透，且在水环境中保持结构完整与功能稳定。以此为核心开发的粘合剂，在性能测试中表现突出。

实验数据显示，该粘合剂对猪皮组织的粘附强度达到479千帕，并能承受436千帕的爆破压力。这一性能数据已超越当前公开报道的多种主流水下密封材料。此外，材料展现出优异的稳定性，在pH 1-13的极端酸碱条件及模拟海水环境中，均能维持长期、可靠的粘附力。

凭借卓越的湿态粘附强度和良好的生物相容性，该材料在生物医学领域，特别是组织修复方面，展现出明确的应用潜力。在体外模型中，研究团队成功实现了对猪肠及心脏组织穿孔的快速密封；在活体动物实验中，材料有效修复了大鼠胃穿孔，并促进了创面的高效愈合。这为开发新一代外科手术密封材料提供了重要的技术路径。

此项研究的价值不仅在于制备了一种高性能粘合剂，更在于为设计下一代水下及生物医用粘合材料提供了全新的仿生学策略与理论框架。它体现了前沿交叉学科研究面向国家重大战略需求、攻克核心关键技术难题的创新实力。

该研究成果已于2025年3月30日发表于国际权威期刊《自然·化学》。华南理工大学为论文第一完成单位。论文第一作者为该校生物医学科学与工程学院博士后易波博士（现任职于香港科学园）及中山大学附属第一医院李昊博士；通讯作者为华南理工大学生物医学科学与工程学院的边黎明教授、赵鹏超教授与张琨雨教授。