小貽貝何以具有抵御風(fēng)暴的“大能量”,？石大徐泉研究員等的最新成果揭示其作用機理
發(fā)布時間:2019-10-27 | 來源：新能源與材料學(xué)院 | 瀏覽量：
骨折是一件令人痛苦的事情,，發(fā)生嚴(yán)重骨折在固定時還需要打鋼釘,，這不但增加了傷者的痛苦，而且后期的取出,、更換等也是很折磨人的事情,。如果能夠有一種可以自修復(fù)、自愈合而且生物相容性好的的材料,，可以直接對骨折傷口進行原位固定,，那無疑是給骨折的傷者帶來了福音。
近日,，中國石油大學(xué)（北京）新能源與材料學(xué)院徐泉研究員與中國人民解放軍總醫(yī)院,、清華大學(xué),、美國北德克薩斯州大學(xué)的專家、學(xué)者合作,，針對貽貝開展研究,，揭示了貽貝足絲角質(zhì)層內(nèi)部左旋多巴胺與鐵離子動態(tài)敖合新機理及其角質(zhì)層中鐵離子存在多種價態(tài)與梯度分布特性。這一研究成果有望為生物醫(yī)學(xué)的骨損傷修復(fù)提供新的思路,。
貽貝是一種雙殼類軟體動物,，生活在海濱巖石上，煮熟后食用或者加工成干品有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值,。貽貝身長不足10厘米,，卻能附著在堅硬的巖石表面，10級風(fēng)暴也難以撼動它,。
小小貽貝,，為什么有這么大的能量？其原因在于貽貝具有連續(xù)基質(zhì)與次微米大小顆粒夾雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)角質(zhì)層,。
10月24日,，徐泉等人的研究成果以“Metal Coordination-Mediated Functionally Grading and Self-Healing in Mussel Byssus Cuticle”（貽貝角質(zhì)層中金屬配位價鍵梯度分布與貽貝足絲自愈合中的作用機理）為題在國際著名學(xué)術(shù)期刊《Advanced Science》（影響因子：15.804）上公開發(fā)表。該項研究首次證明,，貽貝足絲角質(zhì)層內(nèi)的Fe3+和Fe2+離子隨著角質(zhì)層的深度存在梯度分布的現(xiàn)象,。這種特性使得拉伸狀態(tài)下的貽貝足絲多了一層自我保護機制。拉伸中鐵離子接觸氧氣可以迅速氧化變硬抵抗拉伸形變,，這種氧化過程產(chǎn)生的裂紋擴展副反應(yīng),，卻可以通過左旋多巴胺和海水的協(xié)同作用得以恢復(fù)，從而進而實現(xiàn)原位的裂紋自修復(fù),。
貽貝足絲高韌性與自修復(fù)作用機理圖
這項發(fā)現(xiàn)為深入理解鐵離子與左旋多巴胺的動態(tài)敖合機制提供了新的證據(jù)與研究視角,，并為設(shè)計制備兼具高韌性和強自修復(fù)能力的仿生足絲發(fā)展提供新的研究思路。該成果除了有望用于生物醫(yī)學(xué)的骨損傷修復(fù),，還可以應(yīng)用在油氣壓裂的巖石裂縫監(jiān)測與儲運管道裂紋自檢、海洋天然氣水合物開采等領(lǐng)域,，比如可以通過該作用機理,，設(shè)計制備具有可控粘附與高強度特性的靶向覆膜支撐劑，隨著壓裂液大幅進入地底下,，提高壓裂效率,。
此項研究成果第一完成單位為中國石油大學(xué)（北京），第一作者兼通訊作者為中國石油大學(xué)（北京）新能源與材料學(xué)院徐泉研究員,，中國人民解放軍總醫(yī)院許猛副主任醫(yī)師為共同第一作者,，清華大學(xué)田煜教授和美國北德克薩斯州大學(xué)夏振海教授為共同通訊作者。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902043
