研究背景堅固穩(wěn)定的水下膠在工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及日常生活中有著重要的應(yīng)用。然而，為干燥應(yīng)用開發(fā)的合成粘合劑通常在高濕度條件下表現(xiàn)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(tǒng)能夠穿透固體表面的水合層，但在長期應(yīng)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(tǒng)通過兒茶酚群、聚電解質(zhì)組裝體和超分子結(jié)構(gòu)的奇妙混合而精心編排。大多數(shù)系統(tǒng)都存在成本高、低原子經(jīng)濟性、操作繁瑣、兒茶酚基氧化、腫脹導(dǎo)致粘連性降低等缺點。更重要的是，很少有蛋白質(zhì)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(jié)蛋白、卷曲蛋白及其相關(guān)重組蛋白等特殊的蛋白質(zhì)外，一般認為，這些蛋白質(zhì)是由貝類黏附蛋白、甲殼膠結(jié)蛋白、卷曲蛋白及其相關(guān)重組蛋白等組成的，因此，這些蛋白質(zhì)不能轉(zhuǎn)化為水下膠。近日，陜西師范大學(xué)楊鵬教授課題組證明了未折疊的普通蛋白質(zhì)在水中通過淀粉樣聚集表現(xiàn)出對表面的高親和力和強大的內(nèi)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(zhì)的疏水性殘基暴露出來，并使未折疊蛋白質(zhì)聚集成固體塊。因此，可以用幾十種常見的蛋白質(zhì)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(zhì)的一般密碼，從而從豐富的生物質(zhì)中構(gòu)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(xué)高分子化學(xué)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(xué)和日本東京大學(xué)做博士后研究。2022年入選美國斯坦福大學(xué)發(fā)布的“全球2%頂尖科學(xué)家”榜單。據(jù)陜西師范大學(xué)官網(wǎng)報道，化學(xué)化工學(xué)院楊鵬教授的“生物大分子可控聚集與界面粘附”項目，實現(xiàn)了學(xué)校自主培養(yǎng)的國家杰出青年科學(xué)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
