水生生物，如贻贝和藤壶，在潮湿和干燥环境中都具有优异的性能。长期以来，科研工作者们一直在寻找新的粘合剂方法，在这里，提出了一种生物灵感粘合剂，它通过丝素、多巴胺和Fe3+离子的混合，将贻贝和藤壶的粘附机制结合在一起，形成一种完全有机、无毒的水基配方。这种方法试图概括支持贻贝和藤壶粘附特性的两种不同机制，前者分泌称为足丝的粘性蛋白细丝，而后者产生一种强大的蛋白质粘合剂以确保锚定。这种复合材料在干燥和潮湿条件下都表现出卓越的粘合性能，与合成商用胶和其他基于天然聚合物的粘合剂相比，性能可与最好的水下粘合剂相媲美，另外一个优点是，它具有完全生物组成，不需要合成程序或加工。
美国塔夫茨大学生物医学工程系菲奥伦佐·奥梅内托教授和意大利巴里·阿尔多·莫罗大学吉安卢卡·法里诺拉共同通讯作者在《AdVANCEDSCIENCE》上发表题为全水基高性能胶粘剂的仿生生物材料复合材料的研究。其通过研究再生丝素(SF)水溶液和聚多巴胺(PDA)组成的复合材料，结合贻贝和藤壶的黏附机制，提出了一种生物仿生黏合剂。
图1所示。a)过渡段功能部件的示意表示。b)样本剪切试验的制备程序。c)使用SF-PDA粘合剂和Fe3+固化工艺作为SF-PDA胶的概念证明的装配飞机模型。
图2。a)拉剪试验示意图。聚合胶粘剂应用于两个粘接剂之间，拉到粘结失效。b)b1-b4)SF-PDA共混物在干燥条件下用HCl或FeCl3固化。b5-b8)SF-PDA共混物在基本环境下采用。b5、b6)水下固化、b7)水下固化和搭接剪切、b8)水下固化和搭接剪切时的载荷与延伸图。每种条件下对所有共混物进行了5次测量。c)整洁的SF和SF-pda聚合物共混物经过不同固化剂浓度的水、酸性和酸性Fe3+固化后，在干燥条件(左图)和水下条件(右图)的剪切试验结果汇总。
图3。A1-A4)不同SF-PDA共混物的扫描电镜图像和相关薄膜插图。A1)SF膜；A2)sf-pda2×10?3m；A3)sf-pda20×10?3m；A4)sf-pda×10?3m；A5)FeCl×10?3m固化和搭接剪切试验后sf-pda×10?3m的肺泡孔结构；A6)紫贻贝天然菌斑；A7)sf-pda×10?3m的肺泡结构。A8)SF-PDA×10?3m两玻片的横截面扫描电镜,报告每个图像的标记。B、C)用4μL盐酸55×10?3M或FeCl×10?3M对双蒸水未固化或固化的SF和SF-PDA膜的静态接触角。
图4。水下条件下最新报告的胶粘剂的报告故障(MPA)与质量(Mg)的曲线图。报告的值指的是商用(黑色圆)、合成(粉红色三角形)或天然(绿色正方形)粘合剂。
总之，海洋生物的粘附和锚定机制提供的灵感推动了一种使用SF和多巴胺的全天然水基粘合剂的制备，这种粘合剂在干燥和水下条件下表现出优异的性能。该共混物的制备和应用采用了不需要任何合成步骤也不需要使用任何有机溶剂的良性化学反应，从从原材料的提取过程一直到胶粘剂的应用，其性能可与天然和合成系统相媲美或超过，在某些情况下，在干燥条件下的水下粘合强度超过粘合性能速率，同时使用少量(1-2毫克)胶粘剂。该复合材料还为我们观察海洋生物采用的粘合方法提供了新的策略，提出了一种简单但有效的简化实践，概括了天然粘合剂中的许多特征，如金属螯合、邻苯二酚相互作用和pH诱导的疏水性增强。
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