編輯總結
基于聚合物的粘合劑在實際應用中發揮著重要作用。例如，快速固化的氰基丙烯酸鹽膠水用于外部傷口的閉合，但由于其高硬度、細胞毒性以及緩慢的降解過程，不能用于內部應用。本研究設計了一系列聚(α-硫辛酸)粘合劑，通過添加一種電親核試劑，防止在存儲和使用過程中發生閉環解聚。他們展示了包括在干燥或潮濕條件下表現良好的壓敏粘合劑在內的各種應用。作者還展示了他們的粘合劑能夠封住小鼠羊膜囊的穿孔，從而防止胎兒死亡。——Marc S. Lavine
研究背景
隨著環保和可持續發展的日益重視，科學家們開始關注粘合劑領域中的環境友好型材料。傳統的聚合物粘合劑廣泛應用于醫療、消費品和工業產品中，例如快速固化的氰基丙烯酸鹽膠水雖然能用于外部傷口的閉合，但由于其高硬度、細胞毒性和緩慢的降解過程，不能用于內部應用。這種情況促使科學家們探索具有更優性能和環境友好特性的粘合劑。α-硫辛酸（αLA）作為一種新型粘合劑材料，因其潛在的多功能性和環保特性引起了廣泛關注。αLA聚合物有望解決傳統粘合劑在功能性和環境影響上的局限。然而，αLA聚合物在實際應用中面臨著自發解聚的問題，這使得其性能受到限制，特別是在對醫療和工業用途的研究中顯得尤為突出。自發解聚會導致粘合劑在存儲和使用過程中失去穩定性，限制了其廣泛應用的可能性。 為了解決這一問題，加州大學伯克利分校的Phillip B. Messersmith教授課題組開展了相關研究。他們創新性地設計了一系列穩定的αLA聚合物粘合劑，通過添加電親核試劑，成功地防止了在存儲和使用過程中發生閉環解聚。這些新型粘合劑不僅在干燥和潮濕條件下均表現出色，還可以根據不同的醫療或非醫療用途進行定制。以上成果“Science”期刊上發表了題為“Recyclable surgical, consumer, and industrial adhesives of poly(α-lipoic acid)”的最新論文。該研究成果包括開發出能夠封住小鼠羊膜囊破裂的αLA手術強力膠，顯著提高了胎兒的存活率，從0%提高到100%。此外，這些粘合劑在結構強度方面與傳統環氧樹脂相當，展現了其在多種環境條件下的優越性能。該研究為粘合劑領域提供了新的技術路徑，不僅解決了傳統材料的性能和環保問題，也為未來的可持續發展奠定了基礎。
研究亮點
1. 實驗首次開發了穩定的α-硫辛酸（αLA）聚合物粘合劑，成功解決了自發解聚的問題。
- 通過添加電親核試劑，防止了在存儲和使用過程中的閉環解聚。
- 得到了可在干燥和潮濕條件下均表現良好的壓敏粘合劑，以及強度相當于傳統環氧樹脂的結構粘合劑。
2. 實驗通過調整單體成分，展示了αLA粘合劑在不同環境下的性能。
- 這種粘合劑不僅在干燥和潮濕條件下都能有效工作，還在醫療領域表現出優異的性能。
- 特別是，αLA手術強力膠成功封住了小鼠羊膜囊的破裂，顯著提高了胎兒的存活率，從0%提升到100%。
圖文解讀
圖 2. S1 穩定的 αLA 聚合物的整體機械性能。圖 4. αLA 強力膠作為胎膜密封劑的體內生物學性能。圖 5. 穩定αLA粘合劑的壓敏和結構粘合劑性能以及生命周期圖。
總結展望
本文展示了α-硫辛酸（αLA）聚合物粘合劑在醫療和工業應用中的巨大潛力，特別是在解決現有粘合劑面臨的環保和性能挑戰方面。傳統的聚合物粘合劑通常存在自發解聚和環境不可持續的問題，這限制了它們的廣泛應用。通過開發穩定的αLA聚合物粘合劑，研究者不僅克服了這些問題，還創造了一種在干濕條件下均表現良好的多功能粘合劑。此外，αLA聚合物粘合劑能夠在不使用催化劑的情況下穩定存在，并且支持閉環回收，這體現了對可持續發展的承諾。特別是，αLA手術強力膠的成功應用顯示了這種新型粘合劑在醫療領域的潛在突破，能夠顯著提高醫療操作的效果和安全性。Subhajit Pal et al. ,Recyclable surgical, consumer, and industrial adhesives of poly(α-lipoic acid).Science385,877-883(2024).DOI:10.1126/science.ado6292
