高大化材系教授鍾宜璋團隊 發表仿生牡蠣成果

高大化材系教授鍾宜璋團隊 發表仿生牡蠣成果

【News586/記者張淑慧報導】「有害金屬吸附膠」、「可重覆黏貼溫敏性膠帶」、「抗菌傷口敷料」等設計靈感都來自它?

國立高雄大學化學工程及材料工程學系黃瀠萱、楊詠筑、游伯弘等3名學生,發現牡蠣「可逆配位交聯」生物特性加以運用,開創美食之外的仿生三部曲、新價值,榮獲激發學生創意競賽創意發想組第1名。相關實驗介紹影片可見:


「潮間帶生物牡蠣,不只『清蒸、火烤、蚵仔煎』美食三吃,更隱藏造物者的厲害巧思。」指導3名學生的化材系教授鍾宜璋表示,學生文獻爬梳過程,了解牡蠣具分泌可隨時聚合或分離特殊蛋白質的獨門功夫,並與不同金屬離子形成「弱鍵結交聯」,例如流至體外與高含量「碳酸鈣(CaCO3)」形成堅硬的晶體結構(殼房)。

而留在體內的蛋白質則結合高含量「鋅離子(Zn2+)」,產生可反覆結合或分開的「配位鍵結(化學現象)」,此優勢除了可過濾及儲存大量水分於腹腔,保持身體柔軟彈性;另方面也利用鋅離子抗菌特性,吸收並建構自體免疫系統,因應複雜多變的海洋環境。

此外,牡蠣蛋白質中的氨基酸分子,含有許多可與金屬結合的「化學基團(又稱官能基)」,其中「組胺酸(histidine)」對二價金屬如鋅、鎳、銅、鐵、鈷、錳,以及危害人體的鎘、汞、鈀等具高度鍵結親和力。

黃瀠萱運用上述特性開發可吸附有害金屬的吸水膠,相較一般「超吸水水膠(又稱超吸水聚合物,SAP)」的吸附效果更佳,未來可望用於受重金屬汙染海域、河川、農地的清除和回收利用。

楊詠筑則模仿牡蠣隨環境刺激改變交聯密度、強度的特性,開發添加鋅離子、對溫度敏感、可重覆黏貼不留殘膠的膠帶,挑戰粗糙表面亦可完全接合並掛重超過3公斤。若要移除只需以吹風機加熱吹拂,使膠層重新鍵結即可,另外也可與機器手臂結合,用於重物抓取過程中黏或不黏的動作設計。

牡蠣高鋅離子含量與弱鍵結特性,則讓游伯弘設計抗菌水凝膠,不只保水還可長時間釋放鋅離子。過往相關文獻證實,鋅離子或含鋅微小粒子具有抗菌效果。鍾宜璋樂觀預估,該設計可進一步開發兼具適當黏性、吸除滲出液且釋放鋅離子的傷口敷料、促進傷口癒合。(圖/國立高雄大學 提供)

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