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  近日，華南理工大學生物醫學科學與工程學院邊黎明教授團隊在仿生水下粘附領域取得重要研究進展。他們受海洋生物藤壺的啟發，成功研發出一類具有超強水下粘附性能的新型液-液相分離凝聚體材料，為水下密封與組織修復等領域的難題提供了全新的解決方案。

  2026年3月30日，相關研究成果以“Superspreading and ultra-infiltrative coacervate mediates strong underwater adhesion on hydrated and lipidic substrates”為題，于3月30日發表于國際頂級期刊《Nature Chemistry》。

  在水下或潮濕環境中實現牢固粘附，是材料科學領域長期存在的挑戰。水分子形成的“水合層”會阻礙粘合劑與基底的直接接觸，同時，水分子還會稀釋或溶脹粘合劑，削弱其內聚力。尤其對于含水量極高的水凝膠、富含脂質的生物組織等“難粘”基底，開發一種既能有效排開水層、又能與基底形成穩定界面結合的通用型水下粘合劑，更是難上加難。

  面對這一難題，研究團隊將目光投向了海洋中的“粘附大師”——藤壺。藤壺能通過分泌特殊的蛋白質，在水下經歷液-液相分離過程，形成一種被稱為“凝聚體”的粘性物質，從而牢固地粘附在船底、礁石等物體上，乃至鯨魚皮膚表面。受此啟發，團隊巧妙設計并合成了一種端基功能化改性的聚丙二醇（PPG）聚合物。當這種聚合物與水相遇后，通過氫鍵和疏水相互作用的協同驅動，自發地形成了結構穩定且功能獨特的“非復合凝聚體”。

圖注：抗稀釋、水下超鋪展凝聚體通過模仿藤壺對海洋生物的粘附以實現對含水及脂質基底的強效水下粘附

  該PPG非復合凝聚體展現出三大過人之處：

  1.超凡的“超鋪展”特性：該凝聚體在水下具有極低的界面張力，能夠在多種基底（包括玻璃、塑料、金屬乃至超疏水的聚四氟乙烯）上迅速鋪展，如同液體裝甲一般，主動排開界面水層，實現與基底的緊密接觸。

  2.卓越的“超滲透”能力：它能夠像“液體鉆頭”一樣，無需稀釋即可滲透進入多種多孔水合基底（如水凝膠、聚氨酯海綿）和含脂質基底（如有機凝膠、豬皮組織）的內部，形成機械互鎖的纏結界面，從根源上增強了粘附強度。

  3.強大的抗稀釋效應：該凝聚體在水下復雜環境（如不同pH、高鹽度）中保持高度穩定，不易被水稀釋。同時，它能高效地富集并“濃縮”裝載其中的親水性固化劑，通過快速原位光固化，形成具有強大內聚力的粘合層。

  基于上述特性，研究團隊構建的凝聚體基粘合劑在多種基底上均展現出領先水平的水下粘附性能。實驗數據顯示，該粘合劑對豬皮的粘附強度高達479千帕，并能承受436千帕的爆破壓力，這一數值領先于當前已報道的多種代表性水下密封劑。該粘合劑還能在pH 1至13的極端酸堿環境及人工海水中保持長期穩定粘附。

  憑借其出色的組織粘附性與生物相容性，該材料在生物醫學領域顯示出巨大的應用潛力。在體外實驗中，研究團隊成功利用該粘合劑實現了對豬腸和心臟組織穿孔的快速密封；以及在動物實驗中，實現了對大鼠胃穿孔的有效修復，顯著促進了創口愈合。該研究不僅為設計下一代高性能水下粘合劑提供了全新的仿生策略，也充分展示了華南理工生物醫學學科在面向國家重大需求、解決關鍵科學問題方面的創新活力與貢獻。

  華南理工大學為該成果的第一署名單位，論文第一作者為生物醫學科學與工程學院已出站博士后易波博士（現為香港科學園博士后研究員）與中山大學附屬第一醫院李昊博士，通訊作者為生物醫學科學與工程學院邊黎明教授、趙鵬超教授及張琨雨教授。

  相關成果鏈接：https://doi.org/10.1038/s41557-026-02087-9