贻贝粘胶中脂类化合物的特征及其对贻贝粘附的影响机制研究

The study of the biofouling mechanism is important to effective marine anti-fouling, safety of marine equipments, and the development of biomimetic adhesives. Mussel is one of the main fouling organisms along our coast. It can adhere to all types of marine structures and substrates through the byssal threads it makes and is a model system for studying biofouling. Almost all of the current fouling related studies in mussel are focused on byssal proteins, especially dopa-containing and dopa-related functions, with little or no attention to other adhesive ingredients or adhesion processes. As reported, there is up to 8% (w/w) of lipids in the byssal thread with no functional study. Recent study shows lipids can play critical role in the fouling process of barnacles. In this project, we aim to study the role of lipids in mussel adhesion through the study of lipids composition and distribution characteristics in the plaque and threads, the function of major lipids in the adhesion process and build a model of mussel adhesion with the participation of lipids to investigate the function and role of lipids. The results will help us to better understand biofouling mechanism and process, and help us to find better ways to fight biofouling and develop new biomimetic adhesives.

研究污损生物的附着机理对有效地防控海洋生物污损、保障海洋设备安全、开发仿生粘合剂等具有重要意义。贻贝是一种典型海洋污损生物，它们可以通过自身分泌的足丝牢固地附着在各种底物上，是研究生物污损的模型生物。目前对贻贝粘附机理的研究主要集中在足丝蛋白组份上，并且以多巴和与多巴相关的性能研究为主，对其他组分和粘附过程的研究很少。据报道贻贝粘胶中含有约8%（重量比）的脂类化合物，但目前还没有针对这些脂类化合物作用的研究。最近对藤壶的研究表明脂类化合物在藤壶的附着过程中起着非常重要的过程控制作用，因此本项目拟以紫贻贝为研究对象，通过研究贻贝足丝和斑块内的脂类组成成份、分布特征、主要脂类对粘性蛋白粘附的影响来分析脂类在贻贝粘附过程中的作用，深入研究贻贝粘附的过程控制，探讨脂类化合物对足丝粘附的影响机理。研究成果将完善污损生物粘附机理，为制定减少生物污损的对策以及仿生胶粘剂的开发提供科研依据。

研究污损生物的附着机理对有效地防控海洋生物污损、保障海洋设备安全、开发仿生粘合剂等具有重要意义。贻贝可以通过自身分泌的足丝牢固地附着在各种底物上，是研究生物污损的模型生物。已有的对贻贝粘附机理的研究主要集中在足丝蛋白组份上，并且以多巴和与多巴相关的性能研究为主，对其他组分和粘附过程的研究很少。受脂类化合物在藤壶附着过程中作用非常重要的启发，本项目系统研究了紫贻贝足丝和斑块内的总脂类和脂类组成成分分析，发现足丝内脂肪酸以16:0和18:0为主，完成了足丝和斑块内的脂类化合物总量和组成分析并对这些脂类在足丝和斑块中的分布进行了定位，发现脂类更多地分布在斑块表面。完成了贻贝足组织内的脂类化合物的组分分析，通过同位素分析发现足丝和斑块内的脂类来源于贻贝足。利用耗散型石英微晶天平（QCM-D）详细研究了作为贻贝主要脂类的软脂酸和硬脂酸对粘性蛋白Mefp-1在Au和SiO2表面的吸附和解吸的影响。研究结果表明，软脂酸的存在有助于Mefp-1结合到Au和SiO2表面，并且随着软脂酸浓度的增加，更多的 Mefp-1 将与底物表面结合。通过Mefp-1吸附质量分析，我们发现少量的软脂酸能够通过改变粘附界面的水化环境直接促进Mefp-1在底物表面的粘附。大量的软脂酸可通过改变界面环境以及与Mefp-1的相互作用来进一步促进Mefp-1在底物表面的粘附。本研究证明脂类参与了贻贝的粘附，研究成果对深入解析脂类在贻贝粘附过程中的作用，分析贻贝粘附中的过程控制，探讨脂类化合物对生物粘附的影响，制定减少生物污损的对策以及仿生胶粘剂的开发提供了重要和有意义的基础。