受帽貝啟發，開發具有超強強度的新型生物材料｜綠會國際訊

生物材料

（biomaterial）是生物體材料（biological material）和

生物醫用材料

（biomedical material）的統稱。生物材料學是一門綜合性新興學科，學科交叉十分廣泛，包括生命科學、材料學、工程學、醫學等。生物材料應用廣泛，尤其在醫學領域的應用具有廣闊的發展前景。世界各國對生物工程十分重視，中國也把生物工程列為重點發展的科研專案之一。近日，中國生物多樣性保護與綠色發展基金會（簡稱中國綠髮會，綠會）國際部獲悉一篇關於受帽貝啟發，開發具有超強強度的新型生物材料的研究文章，現將其整理編譯如下，供感興趣的朋友參考。

來自朴茨茅斯大學（University of Portsmouth）的由生物學家、化學家和工程師組成的跨學科團隊，受到帽貝的啟發，成功地培育出了一種具有超強強度的生物材料。

圖源： Nature Communications （2022）。 DOI： 10。1038/s41467-022-31139-0

帽貝是一種水生蝸牛，牙齒非常堅硬。它們的牙齒含有一種堅硬而柔韌的複合材料，這是已知的具有最強強度的生物材料，遠強於蜘蛛絲，可與包括碳纖維和凱夫拉縴維在內的人造物質媲美。

研究團隊現在已經成功地在實驗室中模擬帽貝牙齒的形成，並製造出一種新的複合生物材料。這項發表於《自然通訊》（Nature Communications）的研究表明，它很有潛力被升級為強度和柔韌性堪比合成材料的材料，而且在廢棄處理時不會產生有害廢物。

該研究的主要作者、朴茨茅斯大學藥學和生物醫學科學學院的羅賓

·魯姆尼博士（

Robin Rumney）說：“像凱夫拉爾這樣的全合成複合材料被廣泛使用，但它的製造過程可能有毒，而且這種材料既昂貴又難以回收。

而我們研究的材料，就其來源和製造方式而言，它可能更具可持續性，且在使用生命週期結束時可以被生物降解。

”

帽貝牙齒具有如此強度是基於一種獨特的纖維結構，研究人員開發了一種方法，讓細胞群在自然環境之外的血清塗層玻璃上生長，兩週後，這些細胞自我組織，表現出極其強大的再升能力，形成了類似帽貝牙齒的結構。

羅賓

·魯姆尼博士

補充

道：

“我花了

6個月的時間來建立這個流程，我見證了我能想到的每一種排列，以瞭解細胞可能需要什麼，以及它們如何生長。這與通常在實驗室環境中培養

的細菌非常不同，所以我們必須從頭開始研究可行的方法。

”

在成功複製帽貝牙齒的形成過程後，該團隊隨後生產出了半釐米寬的生物材料樣本。目前，魯姆尼博士和他的團隊正在探索這種材料被大規模生產的可能性。

他說：“我們的下一步是尋找其他方法來促進鐵的形成，所以我們正在研究帽貝細胞的分泌物以更好地理解這一點。如果效果好的話，我們可以把感興趣的基因提取出來，並將它們放入細菌或酵母中大規模培養它們。

對於我們現在所面臨的海洋塑膠危機，我認為我們可以從海洋生物身上學習如何透過使用生物替代品來替代塑膠，從而更好地保護海洋生物。

”

“這是一個真正的跨學科專案，得到了海洋生物學家的全力支援和生物資訊學家的積極參與，後者量化了從製造牙齒的齒槽的所有基因。同時，研究也得到了進行x射線分析和力學測試的工程師以及開發這種材料的化學家的幫助，沒有他們，研究也不可能達到預期

目標。

”

研究的資深作者、朴茨茅斯大學藥學和生物醫學科學學院的戴瑞克

·戈雷基教授（

Darek Gorecki）說：“這個專案雖然始於好奇心，

但它可不僅僅是一項

“藍天研究”，當它真正應用於實踐時，我們就能體驗到科學的神奇。

編者注

藍天研究（也稱為藍天科學）：是在

“真實世界”應用不是立即顯現的領域的科學研究。它被定義為“沒有明確目標的研究”和“好奇心驅動的科學”。它有時與術語“基礎研究”互換使用。這種科學模式的支持者認為，意想不到的科學突破有時比議題驅動性研究的結果更有價值，預示遺傳學和幹細胞生物學的進展作為例子，最初被視為純理論範圍的研究，並無法預見其價值。

原文參看：

https：//phys。org/news/2022-07-biomaterial-super-strength-limpets。html

參考材料：

“種”飛機，科技或讓科幻情節也能成真

https：//www。baidu。com/link？url=pLQQ_OnMezxEGNXHSmT0hjPPWCgFwXrwLOviKVGh6r4SBI1iMR9PZLEPisfJBxq54Cflf9Q9J-kN4luQbaJ4aK&wd

編譯：

Sara

稽核：Lucy