一、摘要

生物粘附由于其相對(duì)于傳統(tǒng)人工材料所*的優(yōu)勢(shì)啟發(fā)人們廣泛地開(kāi)展針對(duì)生物粘附系統(tǒng)的研究，并積極研制各種仿生或受生物啟發(fā)的粘性材料。但是，目前仿生粘附材料的應(yīng)用仍然受到很多限制，例如材料在潮濕環(huán)境中無(wú)法保持穩(wěn)定的粘附狀態(tài)。貽貝在高鹽的海水中擁有穩(wěn)定且多樣性的吸附能力，這為人們開(kāi)發(fā)防水粘性材料提供了-一種的解決方案。研究表明，貽貝與表面的粘附是直接通過(guò)其足絲盤(pán)中分泌的足絲蛋白形成的，而這些蛋白所含有的氨基酸殘基—3,4-二羥苯丙氨酸(多巴)在粘附中起關(guān)鍵作用。通常情況下，貽貝足絲蛋白的粘附性能與其中的多巴含量直接相關(guān)。在關(guān)于貽貝粘附的研究中，貽貝足絲蛋白的粘附機(jī)理是最基本的、也是最復(fù)雜的問(wèn)題，目前仍沒(méi)有形成清晰且完整的認(rèn)知。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的深入探索對(duì)設(shè)計(jì)粘附性能優(yōu)異、壞境適應(yīng)性強(qiáng)且環(huán)保的人工粘性材料具有關(guān)鍵意義。

生物粘附由于其相對(duì)于傳統(tǒng)人工材料所*的優(yōu)勢(shì)啟發(fā)人們廣泛地開(kāi)展針對(duì)生物粘附系統(tǒng)的研究，并積極研制各種仿生或受生物啟發(fā)的粘性材料.但是，目前仿生粘附材料的應(yīng)用仍然受到很多限制，例如材料在潮濕環(huán)境中無(wú)法保持穩(wěn)定的粘附狀態(tài).貽貝在高鹽的海水中擁有穩(wěn)定且多樣性的吸附能力，這為人們開(kāi)發(fā)防水粘性材料提供了-一種的解決方案.研究表明，貽貝與表面的粘附是直接通過(guò)其足絲盤(pán)中分泌的足絲蛋白形成的，而這些蛋白所含有的氨基酸殘基-3，4-二羥苯丙氨酸(多巴)在粘附中起關(guān)鍵作用.通常情況下，貽貝足絲蛋白的粘附性能與其中的多巴含量直接相關(guān).在關(guān)于貽貝粘附的研究中，貽貝足絲蛋白的粘附機(jī)理是最基本的、也是最復(fù)雜的問(wèn)題，目前仍沒(méi)有形成清晰且完整的認(rèn)知.對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的深入探索對(duì)設(shè)計(jì)粘附性能優(yōu)異、壞境適應(yīng)性強(qiáng)且環(huán)保的人工粘性材料具有關(guān)鍵意義.

二、過(guò)程

在本文中，針對(duì)貽貝足絲蛋白粘附機(jī)理的研究工作是基于實(shí)驗(yàn)方法開(kāi)展的，通過(guò)SFA系統(tǒng)直接測(cè)量蛋白與表面基底之間，或蛋白與蛋白之間在不同外界環(huán)境條件下的相互作用。本章中將具體介紹SFA 技術(shù)的測(cè)力原理、系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)以及表面樣品的制備方法。如前所述，SFA系統(tǒng)可測(cè)量表面間的法向力和切向力(摩擦力),但是由于本文的研究?jī)?nèi)容只涉及法向方向相互作用的測(cè)量，所以本章中僅針對(duì)這一部分進(jìn)行介紹，切向力部分可參考文獻(xiàn).

當(dāng)?shù)鞍妆环胖迷谠颇副砻嫔虾?，等?0分鐘。然后，用體積3 mL、濃度0.1M的醋酸緩沖液對(duì)該表面進(jìn)行潤(rùn)濕，去除未吸附在云母表面上的蛋白。潤(rùn)濕完成后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況的不同，在表面上配置不同的緩沖溶液，使表面*浸沒(méi)在緩沖溶液中。接下來(lái)，將兩個(gè)云母表面放入 SFA 2000 的腔體中，分別固定在上、下表面基座中，調(diào)整兩個(gè)表面間的距離，使吸附在兩個(gè)表面上的液滴相互接觸，形成液滴橋。最后，將腔體密封，等待進(jìn)行正式的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。對(duì)于使用液滴的SFA實(shí)驗(yàn)，往往在腔體的內(nèi)部注射少量的水溶液，目的是為了保證腔體中的蒸汽壓(Vapor pressure)盡快達(dá)到飽和。地抑制表面間液體的揮發(fā)。

三、結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)緩沖溶液的pH值從2.6上升到7.5后，粘附力全部消失。但是將蛋白表面間的接觸時(shí)間延長(zhǎng)到12小時(shí)以后，卻可以測(cè)量到幅值為-4.1mJI/m的粘附能。與 pH 5.5下所測(cè)得的數(shù)據(jù)相比較，該粘附能的幅值約為前者的38%

研究環(huán)境離子強(qiáng)度對(duì)粘附的影響的實(shí)驗(yàn)采用對(duì)稱式的表面布置，其結(jié)果如圖3-9所示。緩沖液的離子強(qiáng)度Ⅰ分別選取了0.05 M、0.1 M和0.3M。結(jié)果顯示離子濃度的改變并未對(duì)粘附力產(chǎn)生明顯的影響。此外，從DH隨離子濃度提高而減小，以及兩表面接近過(guò)程中斥力范圍的減少兩個(gè)方面的變化，我們還發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的電荷屏蔽效應(yīng)隨著離子強(qiáng)度提高而增強(qiáng)。

本章采用了簡(jiǎn)化分析的方法，從 Mytilus eduils 紫貽貝的足苯酚腺體中提取出單個(gè)界面貽貝足絲蛋白Mfp-5，使用SFA直接測(cè)量了Mfp-5的粘附行為，討論了環(huán)境酸堿性、離子強(qiáng)度、蛋白吸附時(shí)間以及多巴氧化對(duì) Mfp-5粘附性能的影響，分析了該蛋白的粘附機(jī)理以及多巴在貽貝足絲蛋白粘附中的關(guān)鍵作用。

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