贻贝闭壳肌-壳界面的粘结机理和仿生研究

生物仿生材料科学是以研究生物源材料的分子、结构、组成及性能为基础的新兴学科。作为海洋污染生物的贻贝近年来逐步成为水下胶粘剂和仿生防污材料的重点研究对象。到目前为止，对贻贝的研究主要集中在其无细胞存在的足丝蛋白，对真正的生物体组织与底物界面即闭壳肌与贝壳界面的研究却几乎为空白。然而此类界面在自然界广泛存在，与动物体内如肌腱与骨骼的界面和组织与人工关节的界面非常相似并存在取材非常容易的特点，具有巨大的研究潜力。本项目将在现有的贻贝粘性蛋白研究成果的基础上，以贻贝闭壳肌蛋白-壳无机界面粘接为研究对象，建立界面粘性蛋白提取、分离的方法，研究界面蛋白的生物化学和生物机械性能，总结细胞附着机理及其与生物防污界面的关系。研究成果将为新型医疗材料、生物防污界面、自我修复材料的研发提供基础科学依据。本项目有助于新型仿生材料的研发、开拓并充分利用海洋生物资源，对扩展海洋生物的可利用范围和空间具有重要的意义。

截止目前，课题组已经全部完成研究计划内容中的闭壳肌–壳界面的结构特征和元素分布和界面粘性蛋白的提纯、分离和定量定性测定。完成了闭壳肌–壳界面结构和组成的电子扫描电镜、红外光谱、X-衍射、以及原子力显微镜等的元素组成和结构分析；建立了界面特征蛋白的分离和提纯方法并分析了该蛋白的氨基酸组成；将贻贝界面结构和蛋白组成与另外两种贝类进行了对比；由于界面特殊蛋白含量低，提纯步骤相对复杂，所以课题组在提纯特征蛋白方面花费了较多时间，现在已经获得足量的蛋白，可以用于蛋白界面粘结性能的测试；受蛋白样品量限制，特征蛋白的机械性能测试主要需要表面力测试仪SFA来完成，由于合作实验仪器安装和调试及配套原因，截至目前为止，具体的分析工作还需等一段时间才能开始，需要延迟一段时间。考虑到SFA的延迟，为弥补部分工作，课题组利用分析的壳材料的特殊结构特征进行了抑菌抗污材料的合成和定性分析工作,获得了具有良好抑菌效果的长效抑菌复合材料。. 本项目在执行期间已在国内外相关期刊上发表学术论文4 篇，会议论文2篇，期刊论文中SCI 收录3篇，中文核心期刊论文1篇，申请和授权国家发明专利1项，另外已经完成并在投稿中的SCI论文2篇，正在继续的工作还可以产生至少一篇SCI论文。研究成果达到了预期要求。