微精选

水凝胶粘合剂是在溶解了多巴胺的液体的上部形成的(东北大学副教授阿部博弥提供)
紫贻贝，也被称为贻贝，从根部伸出的脚线上有粘着蛋白质，粘在岩石上。 东北大学校际科学前沿研究所的阿部博弥副教授(高分子化学)着眼于，这种粘着蛋白质含有大量苯环上结合了2个羟基的化学结构(儿茶酚基)，因此可以在水中粘着。

紫贻贝从用红色虚线包围的贝的根部伸出脚丝并附着在岩石等上(东北大学副教授阿部博弥提供)
由于医疗现场的需求等原因，已经有可以在水中使用的粘合剂，但很少能在不损伤组织的情况下安全地剥离。 阿部副教授一直在研究在空气和液体的分界线上发生的“空气氧化界面聚合”引起的凝胶化。 在低温下变成柔软的亲水性、高温下变成硬的疏水性的温度响应性高分子和有粘接力的多巴胺混合在弱碱性的水溶液中，在摄氏40度下放置24小时，通过同界面聚合在液体上部形成了凝固的水凝胶。 再在室温下放置24小时，水凝胶会稍微变软变成2层。

通过空气氧化界面聚合在透明水溶液的上部形成黑色水凝胶的情况(东北大学副教授阿部博弥提供)
将该水凝胶粘贴在玻璃基板上后，约35度以上时凝胶收缩，以100千帕( 1平方厘米1公斤)以上的强度粘在一起。 在35度以下，由于凝胶会伸长，下降到0.1千帕和千分之一左右，很容易剥落。

水凝胶在约35度以上时凝胶会收缩，以100千帕( kPa )的力粘在一起，但温度变低时会下降到0.1kPa左右(东北大学副教授阿部博弥提供)
如果用玻璃以外的基板进行试验，无论是钛、铝还是氟树脂的PTFE (聚四氟乙烯)，25度时的粘接强度都比40度下降了很多。 在使用猪皮肤的实验中也有同样的趋势。 据说将嵌入了电极的水凝胶放入40度的温水中，确认了可以稳定地测量人的生物电位10分钟以上。

无论是什么样的基板，25度时与40度相比粘接强度都会极端下降(东北大学副教授阿部博弥提供)
水凝胶与空气接触的部分，多巴胺分子之间到处呈梯子状连接的交联结构，成为坚硬凝固的“塔夫凝胶层”。 由于邻苯二酚基与交联有关，因此邻苯二酚层的粘接性降低，但在交联反应未进行的下层，朝向各个方向的邻苯二酚基作为“粘接层”发挥作用。

水凝胶粘接剂示意图。 塔夫凝胶层的棕色点表示交联部分。 半透明粘接层上的儿茶酚基与粘接有关(东北大学副教授阿部博弥提供)
水凝胶粘合剂除了在水中具有粘合性外，还可以通过外部改变温度来控制粘合和剥离。 其优点是不仅能稳定地接合器件和生物组织，还能在不损伤生物组织的情况下取下器件。 据说也有望应用于生物电信号的监测和微创治疗伤口等医疗用途。
该研究在科学技术振兴机构( JST )的战略性创造研究推进事业和日本学术振兴会科学研究费的资助下进行，于10月11日刊登在材料科学领域的专业杂志《NPG亚洲材料》电子版上。

相关链接

• 東北大学プレスリリース「体温付近で接着力が1000倍変化する脱着可能な水中接着剤を開発」

东北大学新闻发布会“开发出在体温附近粘接力变化1000倍的可拆卸水中粘接剂”