研究背景堅固穩(wěn)定的水下膠在工業(yè)和生物醫(yī)學領域以及日常生活中有著重要的應用。然而，為干燥應用開發(fā)的合成粘合劑通常在高濕度條件下表現不佳，因為它們傾向于與水而不是材料表面相互作用。即使某些粘合劑系統能夠穿透固體表面的水合層，但在長期應用過程中，由于水合作用和水的分解，大部分固化膠水也會逐漸分解。相比之下，自然界中強大的水下粘附無處不在，從微觀的細胞粘附到宏觀的海洋生物與外部宿主的粘附。受這些生物的啟發(fā)，一系列杰出的水下粘附系統通過兒茶酚群、聚電解質組裝體和超分子結構的奇妙混合而精心編排。大多數系統都存在成本高、低原子經濟性、操作繁瑣、兒茶酚基氧化、腫脹導致粘連性降低等缺點。更重要的是，很少有蛋白質基粘合劑在水中具有與天然生物膠相媲美的粘附強度和穩(wěn)定性。成果簡介生物分泌的水下黏附蛋白極大地激發(fā)了水下膠的發(fā)展。然而，除了貝類黏附蛋白、甲殼膠結蛋白、卷曲蛋白及其相關重組蛋白等特殊的蛋白質外，一般認為，這些蛋白質是由貝類黏附蛋白、甲殼膠結蛋白、卷曲蛋白及其相關重組蛋白等組成的，因此，這些蛋白質不能轉化為水下膠。近日，陜西師范大學楊鵬教授課題組證明了未折疊的普通蛋白質在水中通過淀粉樣聚集表現出對表面的高親和力和強大的內部凝聚力。以牛血清白蛋白(BSA)為模型蛋白，通過剪切二硫鍵，并用三氟乙醇(TFE)和尿素等穩(wěn)定劑維持其未折疊狀態(tài)，得到穩(wěn)定的未折疊蛋白。穩(wěn)定劑在水中的擴散使未折疊蛋白質的疏水性殘基暴露出來，并使未折疊蛋白質聚集成固體塊。因此，可以用幾十種常見的蛋白質制備出一種堅固穩(wěn)定的水下膠水。這種策略破譯了普通蛋白質的一般密碼，從而從豐富的生物質中構建出堅固的水下膠。這項工作以“Synthesis of robust underwater glues from common proteins via unfolding-aggregating strategy”為題發(fā)表在國際頂級期刊《Nature Communications》上。祝賀！楊鵬教授，2006年北京化工大學高分子化學與物理博士畢業(yè)，師從楊萬泰院士。之后赴德國馬普研究所膠體與界面部、美國杜克大學和日本東京大學做博士后研究。2022年入選美國斯坦福大學發(fā)布的“全球2%頂尖科學家”榜單。據陜西師范大學官網報道，化學化工學院楊鵬教授的“生物大分子可控聚集與界面粘附”項目，實現了學校自主培養(yǎng)的國家杰出青年科學基金項目的歷史性突破。
文獻信息Synthesis of robust underwater glues from common proteins via unfolding-aggregating strategy. (Nat. Commun. 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-40856-z)https://www.nature.com/articles/s41467-023-40856-z
