據外媒報道，受藤壺和貽貝分泌的粘性物質啟發，塔夫茨大學的工程師們已經開發出了一種新型的膠水。他們於周三在《先進科學》雜誌上報告了這項研究成果。從蠶的纖維絲蛋白開始，他們能夠複製藤壺和貽貝“膠水”的關鍵特徵，包括蛋白絲、化學交聯和鐵鍵。其結果是一種強大的無毒膠水，在水下和在乾燥條件下一樣好用，而且比現在市場上的大多數合成膠水產品更強。
塔夫茨大學工程學院Frank C. Doble工程教授、創建該材料的塔夫茨Silklab主任以及該研究的通訊作者Fiorenzo Omenetto說：“我們創建的複合材料不僅在水下比現在的大多數粘合劑效果更好，而且它用更少的材料實現了這種強度。而且，由於這種材料是由提取的生物資源製成的，且化學成分是良性的–取自自然界，基本上避免了合成步驟或使用揮發性溶劑–它在製造方面也可能有優勢。”
Silklab的 “膠水小組 “專註於在水生粘合劑中複製的幾個關鍵元素。貽貝會分泌長的粘性細絲，稱為byssus。這些分泌物形成聚合物，嵌入到表面，並通過化學交聯來加強粘合。這些蛋白質聚合物由長鏈的氨基酸組成，其中包括一種二羥基苯丙氨酸（DOPA），一種含有兒茶酚的氨基酸，可以與其他鏈交聯。貽貝添加了另一種特殊成分–鐵複合物–以加強副櫛的內聚力。
藤壺分泌出一種由蛋白質組成的強大的膠結物，形成聚合物，固定在表面上。藤壺水泥聚合物中的蛋白質將其氨基酸鏈摺疊成β片–一種人字形排列，提供了平坦的表面和大量的機會，與聚合物中的下一個蛋白質或聚合物絲所附着的表面形成強大的氫鍵。
受到自然界使用的所有這些分子結合技巧的啟發，Omenetto的團隊開始着手複製它們，並利用他們在從蠶繭中提取的絲纖維蛋白的化學方面的專業知識。蠶絲纖維素與藤壺膠結蛋白的許多形狀和粘合特性相同，包括組裝大型β片狀表面的能力。研究人員添加了聚多巴胺–一種多巴胺的隨機聚合物，它沿長度方向呈現交聯兒茶酚，很像河蚌用來交聯它們的粘合絲。最後，通過用氯化鐵固化粘合劑，粘附強度得到了明顯的提高，這確保了整個兒茶酚的粘合，就像它們在天然貽貝粘合劑中的作用一樣。
Omenetto實驗室的博士後學者、該研究的第一作者Marco Lo Presti說：“絲狀纖維素、聚多巴胺和鐵的組合帶來了相同層次的粘合和交聯，使這些藤壺和貽貝粘合劑如此強大。我們最終得到了一種粘合劑，它甚至在顯微鏡下看起來像它的自然對應物。”
獲得絲纖維素、聚多巴胺和鐵離子固化的酸性條件的正確混合，對於使粘合劑在水下固化和工作至關重要，在抵抗剪切力時達到2.4 MPa的強度。這比大多數現有的實驗性和商業性粘合劑要好，而且只比最強的水下粘合劑2.8 MPa略低。然而，這種粘合劑的額外優勢是無毒的，由全天然材料組成，並且只需要每平方英寸1-2毫克就能實現這種粘合–這只是幾滴。
“可能的安全性、材料的保守使用和卓越的強度相結合，表明在許多工業和海洋應用中具有潛在的效用，甚至可以適用於面向消費者的，如模型建造和家庭使用，”來自巴里大學Aldo Moro的研究合作者、塔夫茨大學生物醫學工程的兼職教授Gianluca Farinola說。Omenetto補充說：“我們已經將絲質纖維素作為一種生物相容性材料用於醫療用途，這一事實正促使我們也探索這些應用。”