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俗称青口、淡菜的贻贝类味道鲜美，以其为基底烹饪的菜肴广受欢迎。而人们大快朵颐前会去掉的“足丝”，最近却给了科学家们灵感，用于开发新型粘合剂！
近日，发表在顶级学术期刊《科学》上的一篇论文指出，加拿大的研究人员通过揭示蓝贻贝（Mytilus edulis）足丝生产水下粘合剂的细胞机制，促进了对金属在生物材料中使用的理解，相关发现将对未来制造下一代金属离子固化生物胶粘剂有所启示。
很多用于粘合的胶水在水里会失去粘性，因此制造在潮湿环境下还保留强大黏性的粘合剂一直十分具有挑战性。
生活在海滨岩石上的蓝贻贝，每日都需要抵抗无数次海浪的“攻击”。面对汹涌的海浪和不间断的水流冲击，它们却仍能牢牢粘附在光滑湿润的岩石上，这到底是怎么做到的呢？
图片来源：https：//commons.wikimedia.org/wiki/File：Normandy_%2710-_Saint-Vaast-la-Hougue_（4826863803）。jpg#/media/File：Normandy_‘10-_Saint-Vaast-la-Hougue_（4826863803）。jpg
科学家们发现，这是因为贻贝的足部能分泌一种神奇高效的“水下胶水”。由于贻贝产生这种胶水的具体过程都发生隐藏在贻贝足丝的内部，很难观察，一直是个谜。为了理解其中的机制，研究人员应用了先进的光谱和显微技术，并开发了一种结合了来自生物化学、化学和材料科学的综合实验方法，以揭开贻贝制造粘合剂的神秘面纱。
通过在亚细胞水平收集信息，适用于小动物成像的高分辨微型CT扫描成像（micro-CT Scan Imaging）显示，在贻贝足丝内存在微米级的通道，直径大小范围约为人类头发宽度的1/10到全宽。这些细小的通道像“漏斗”一样，能将需要的物质聚集在一起，以制造出一种高度有效的水下胶水。
具体而言，贻贝体内含有浓缩流体粘附蛋白的微小囊泡（vesicles），与富含从海水中吸收的金属离子（如铁和钒离子）的细胞内金属储存颗粒（MSP），同时定时缓慢分泌，在贻贝足外侧互相连接的微通道网络内混合。
只需要2到3分钟，金属离子就能将流体蛋白固化为固体胶水的形式，形成3，4-二羟基苯丙氨酸（DOPA）介导的蛋白-金属键，并产生末端具有多孔粘性斑块丝（plaque filaments）的新生纤细足丝。这种蛋白-金属键使贻贝的足丝末端“软垫”具有强大的粘附力，即使在水下也能紧紧吸住石壁，而不会被海水冲走。
研究人员指出，贻贝对钒的积累和使用特别有趣，因为目前已知只有少数生物会超积累（hyperaccumulate）钒。钒在使胶水固化方面可能具有重要作用，科学家将着重于巩的利用，以开发性能更好的粘合剂。
该论文通讯作者、来自麦吉尔大学（McGill University）的Matthew Harrington教授总结道：“贻贝可以通过将金属离子与流体蛋白混合在一起，在2-3分钟内制成水下粘合剂。这是一个如何在正确的时间、正确的条件下，把正确的原料结合在一起的问题。我们对这个过程了解得越多，日后工程师就能更好地应用这些概念来制造仿生材料。”
在未来，研究小组希望进一步探索金属离子在粘性剂形成过程中的整合机制。
参考资料：
[1] Harrington， S。 et， al。 （2021）。 Microfluidic-like fabrication of metal ion–cured bioadhesives by mussels。 Science， Vol 374， Issue 6564， DOI： 10.1126/science.abi9702。
[2] How mussels make a powerful underwater glue。 Retrieved October 11， 2021， from https：//www.eurekalert.org/news-releases/930639
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