基于贻贝和沙堡蠕虫的仿生黏附肽构建及评价

作     者：安文政 刘青 张超 邢微微 蔡贵玲 付文亮 徐东刚 AN Wen-zheng;LIU Qing;ZHANG Chao;XING Wei-wei;CAI Gui-ling;FU Wen-liang;XU Dong-gang

作者机构：军事科学院军事医学研究院军事认知与脑科学研究所北京100850 

出 版 物：《中国生物工程杂志》 (China Biotechnology)

年 卷 期：2023年第43卷第9期

页      面：1-8页

核心收录：

学科分类：08[工学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国防科技工业局基础科研课题(JCKY2018548C001)资助项目 

主　　题：贻贝 沙堡蠕虫 黏附肽 静电作用 复合凝聚 

摘      要：目的:基于仿生学原理设计、合成具备黏附性能的阴、阳离子肽,并分析其混合后对黏附力的影响,为新型仿生黏附材料研制奠定基础。方法:分析贻贝足蛋白5(mussel foot protein 5,Mfp5)和沙堡蠕虫分泌蛋白3(cement precursor protein of the Phragmatopoma californica 3,Pc3)的结构特点,理性设计出黏附性能较好的阴、阳离子肽。通过拉力强度试验机、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)及石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)等对其黏附力和吸附量等参数进行检测,并从多肽组成和相互作用等方面分析其黏附机制。结果:阴、阳离子肽通过多肽固相合成法合成,纯度达到95%以上。拉力测试表明阴、阳离子肽的黏附力随固化时间增加而增大,最高分别达到174.04 kPa及180.11 kPa,并且两者混合后黏附力显著增强,等比例混合后高达347.81 kPa;QCM检测表明阳离子肽、阴阳离子肽混合物对金(aurum,Au)表面的吸附量可分别达到82.67 ng/cm^(2)和151.53 ng/cm^(2);AFM检测阴、阳离子肽的平均微观黏附力分别为5.43 nN及4.95 nN,且两者等比例混合后可提高至18.54 nN。结论:基于贻贝和沙堡蠕虫构建的阴、阳离子肽具备良好的黏附性能,且其黏附力可通过静电力介导的复合凝聚显著提高,该结果为新型仿生黏附材料研制提供了依据。