李之朋，徐文彪，時君友

（1.東北電力大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，吉林 吉林 132000；2.東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000）

隨著科技的進(jìn)步，膠粘劑已廣泛應(yīng)用于家居、包裝、印刷、建筑和醫(yī)藥等領(lǐng)域，甚至在航天等軍事領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。在人造板和復(fù)合地板領(lǐng)域的膠粘劑主要以脲醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂為主，其主要原料甲醛是不可再生的石化能源，膠接制品中的甲醛釋放問題更是亟待解決的難題。因此，積極開發(fā)綠色環(huán)保、節(jié)能可再生類膠粘劑，同時大力優(yōu)化傳統(tǒng)膠粘劑的自身污染缺陷、研發(fā)高品質(zhì)和低毒的助劑是膠粘劑行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路[1]。

近年來，我國膠粘劑領(lǐng)域的發(fā)展取得了一定的成績，尤其在新膠種的開發(fā)和在傳統(tǒng)膠粘劑基礎(chǔ)上采用不斷補(bǔ)強(qiáng)方法來適合社會需要方面顯得尤為突出。不過，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，針對膠粘劑領(lǐng)域長期存在的過度依賴于石化能源的問題，今后膠粘劑的發(fā)展要通過以下幾種形式予以突破：①低甲醛釋放到零甲醛釋放的轉(zhuǎn)變；②溶劑型到水基型及無溶劑型的轉(zhuǎn)變；③石化原料由綠色可再生物質(zhì)進(jìn)行替代的轉(zhuǎn)變。

如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與綠色環(huán)境中找到一個平衡點是目前全球面臨的一大難題[2]。生物質(zhì)膠粘劑的研發(fā)能從本質(zhì)上解決膠粘劑領(lǐng)域目前存在的石化資源短缺和環(huán)境污染等問題，這是符合膠粘劑可持續(xù)發(fā)展的有效途徑與必然趨勢。目前，生物質(zhì)膠粘劑原料（大豆蛋白、殼聚糖和木質(zhì)素等）由于自身存在的缺陷，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定等限制了其發(fā)展。與此同時，其結(jié)構(gòu)中存在的各類功能基團(tuán)，也展現(xiàn)了其潛在的發(fā)展優(yōu)勢。因此，結(jié)合海洋粘附蛋白的組成、結(jié)構(gòu)及其粘附機(jī)理，開發(fā)可大規(guī)模應(yīng)用在木材領(lǐng)域的仿貽貝膠粘劑勢在必行。

1　 海洋貽貝粘附蛋白

海洋貽貝屬于軟體動物門、雙殼綱、翼形亞綱異柱目、貽貝科和貽貝屬等。通過其足絲分泌的貽貝粘附蛋白將自己固定在海水下的巖石、船體和漂流瓶等固體表面，形成抗水的結(jié)合，耐受風(fēng)浪的沖刷。海洋貽貝粘附蛋白具有高強(qiáng)度、高韌性、防水性以及極強(qiáng)的粘附基體等功能，是與其特殊的分子結(jié)構(gòu)、多巴（DOPA）介導(dǎo)的鏈間交聯(lián)和與基體作用方式等有關(guān)的。耐水性極高、優(yōu)異的生物相容性和可降解性，使其成為一類極具優(yōu)勢和潛力的生物膠粘劑[3～6]。

經(jīng)過漫長的自然選擇與進(jìn)化，自然界中大量動植物的進(jìn)化實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一。越來越多的研究人員選擇以自然界中存在的具有優(yōu)異粘附特性的生物材料為靈感基石開展研究工作[7，8]。人們早在20世紀(jì)70年代就對貽貝粘附蛋白的組成與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了濃厚的興趣，到80年代，在對紫貽貝分泌出的貽貝粘附蛋白前體序列和結(jié)構(gòu)的初步研究中發(fā)現(xiàn)，在形成足絲時由足部分泌的貽貝粘附蛋白Mefp-2是貽貝呈現(xiàn)優(yōu)異粘接性能的主要功能基團(tuán)，且其中含有大量的DOPA結(jié)構(gòu)（來源于酪氨酸的羥基化作用）。

1.1　貽貝足絲

貽貝通過分泌足絲使其在金屬、骨骼、聚合物、四氟乙烯及各類礦物質(zhì)等材料表面均能實現(xiàn)穩(wěn)固的粘附[9]。貽貝足絲是一束放射狀分布式的線程，其末端形成的粘附盤與接觸到的基體材料表面形成優(yōu)異的粘接，其組成大概包含25～30種不同的蛋白，包括貽貝足蛋白、預(yù)聚合的膠原蛋白和基質(zhì)蛋白等物質(zhì)等。貽貝足絲的表面包裹著一層涂層（角質(zhì)層）一直未得到應(yīng)有的重視，因為角質(zhì)層可以有效地隔絕微生物對纖維膠原的侵害且能提供更好的硬度和剛度，其有且僅有一種粘附蛋白Mfp-1。Mfp-1的分子質(zhì)量高達(dá)108 kDa，包含約80個重復(fù)的十肽片段A-K-OS-Y*-O*-O-T-Y*-K，高達(dá)15%的DOPA含量使其極易氧化。貽貝足絲的各部分對其粘附作用都起著至關(guān)重要的作用，其中，粘附盤對固體外表面的粘附具有不可替代的作用。因為粘附盤上有7～8種蛋白，其中更有5種是其特有的，包括Mfp-2、Mfp-3、Mfp-4、Mfp-5和Mfp-6，這些粘附蛋白都包含二羥基苯丙氨酸（Dopa）這種化學(xué)成分且具有高等電點，不同的是各自具有獨特的氨基酸序列。Mfp-2是粘附盤內(nèi)含量相對最多的粘附蛋白，約占其總量的25%[10]；Mfp-3是具有相對最多形態(tài)的粘附蛋白，氨基酸序列變體多達(dá)35種，精氨酸和酪氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)錄形成4-羥基精氨酸和DOPA[11]；Mfp-4的分子質(zhì)量高達(dá)90 kDa，且其含有特殊的富含組氨酸的十鈦，在足絲膠原纖維與粘附盤之間的連接處起著關(guān)鍵作用[12]。在所有貽貝足蛋白中，Mfp-5的DOPA含量相對最高，含有99個氨基酸殘基，其中DOPA有25個，該蛋白中的絲氨酸極易經(jīng)磷酸化修飾轉(zhuǎn)換為磷酸絲氨酸，且具有相對最高的電荷密度和較高的一級結(jié)構(gòu)同源性[13]。至于Mfp-6，雖然DOPA含量較少（＜2%），但半胱氨酸含量則高達(dá)11%，研究表明，Mfp-6[14]可能利用半胱氨酸作為多巴醌的親核物質(zhì)形成半胱氨酰-DOPA交聯(lián)結(jié)構(gòu)，且在足絲形成過程中在維持氧化還原平衡方面起著至關(guān)重要的作用。研究還表明[15～17]，處于和基材表面緊密結(jié)合的粘附盤底層的Mfp-3和Mfp-5是主要的粘附蛋白功能因子，高達(dá)20%～30%的DOPA含量明顯有助于附著力地提升；此外，Mfp-3又細(xì)分為2個獨立的群體Mfp-3s和Mfp-3f，Mfp-3f中更多的DOPA和帶正電荷的殘基等使其呈現(xiàn)出高度親水性，相反，Mfp-3s呈現(xiàn)出極性和疏水性[18]。

1.2　貽貝粘附機(jī)理

足絲分泌的液體能瞬間固化，進(jìn)而對基體表面呈現(xiàn)的高粘附性原因尚未明確，不過普遍認(rèn)為粘性的產(chǎn)生是粘附蛋白分子偶合交聯(lián)的結(jié)果。對于粘附蛋白分子偶合交聯(lián)的解釋主要有：①DOPA自氧化成多巴醌；②DOPA和金屬離子之間的絡(luò)合反應(yīng)；③兒茶酚氧化酶的活性作用。

Lee等[19]提出貽貝粘附蛋白通過3種機(jī)制來獲得高黏合性：粘附蛋白的偶合交聯(lián)，金屬螯合和共價相互作用，其中，DOPA發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。至于DOPA與材料表面牢固結(jié)合的機(jī)理一直是研究的熱點與難點，貽貝足蛋白內(nèi)含有大量的DOPA結(jié)構(gòu)（多酚氧化酶轉(zhuǎn)錄羥基酪氨酸產(chǎn)生的氨基酸），DOPA側(cè)鏈上的兒茶酚可以與親水性表面形成氫鍵并與金屬離子（如Fe3+， Cu2+）形成絡(luò)合物。兒茶酚具有多種化學(xué)性質(zhì)，使其可以與有機(jī)和無機(jī)表面通過共價作用或非共價作用結(jié)合[18，20]。起初，氫鍵被認(rèn)為是DOPA具有高粘附力的原因。Lee等[21]通過原子力顯微鏡（AFM）研究了DOPA的單分子粘附力，認(rèn)為DOPA與金屬氧化物間穩(wěn)固的粘接是由于DOPA中兒茶酚與氧化物的金屬原子形成的配位鍵造成的。

隨著研究的深入，各種理論被提出：①DOPA與有機(jī)物表面是通過醌類物質(zhì)與親核物質(zhì)間的共價鍵實現(xiàn)牢固結(jié)合的；②有氨基參與的邁克爾加成和席夫堿形成；③DOPA與黏液素的反應(yīng)存在強(qiáng)的非共價相互作用。

盡管對海洋粘附蛋白的粘附機(jī)理[13，17，22]尚未完全掌握，但在膠接界面存在的高濃度鄰苯二酚體系無疑對粘附有著良好的促進(jìn)作用。進(jìn)一步深入研究發(fā)現(xiàn)，海洋粘附蛋白中廣泛分布著大量的鄰苯二酚類氨基酸。DOPA側(cè)鏈的兒茶酚與不同類型的材料表面通過多種化學(xué)反應(yīng)和交聯(lián)賦予海洋粘附蛋白優(yōu)異的粘附性能。兒茶酚在各種基材表面的聚合早有報道，針對不同課題（聚合機(jī)理、穩(wěn)定性和聚合條件）的眾多問題和爭議仍然凸顯。加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校（UCSB）的研究人員認(rèn)為[23]，陽離子殘基-賴氨酸和精氨酸同兒茶酚一樣，對粘附有著重要的貢獻(xiàn)；粘附體系的幾何結(jié)構(gòu)和配位熵同樣影響著粘接效果；并進(jìn)一步證明了兒茶酚在粘附體系中的關(guān)鍵作用。為了減少研究全蛋白質(zhì)的復(fù)雜性，通過表面張力儀（SFA）測量了各種循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)的相互粘附作用。以此證明了：①鄰苯二酚與胍鹽側(cè)鏈氨基的協(xié)同作用促進(jìn)附著力地提升；②隨兒茶酚類結(jié)構(gòu)中銨離子的比例增長，附著力有所降低；③兒茶酚和氨基的協(xié)同作用在同一個分子的時候達(dá)到相對最大效用。盡管對于兒茶酚結(jié)構(gòu)聚合的熱力學(xué)和動力學(xué)原理都尚未清晰，但其強(qiáng)界面結(jié)合能力為材料改性方向提供的平臺是毋庸置疑的[24]。兒茶酚有助于實現(xiàn)界面結(jié)合和粘附蛋白的快速固化。其中的羥基使其能夠形成氫鍵促進(jìn)了對材料表面的吸附，苯環(huán)則與另外芳香環(huán)通過電子作用來改善粘附性質(zhì)，使其粘附在富含芳香化合物的材料表面。經(jīng)過多年的研究，DOPA中的兒茶酚呈現(xiàn)出了多元化的功能，通過氫鍵和共價鍵附著于極性表面，通過金屬絡(luò)合物或是共價交聯(lián)形成粘附體系，在很大程度上促進(jìn)了海洋生物蛋白類膠合劑和涂料的應(yīng)用，并涉及各個領(lǐng)域（如醫(yī)用或牙科用膠粘劑[25，26]、水凝膠或自愈水凝膠[27，28]、 生物相容性涂層[29]和生物高分子材料[30]等）。此外，兒茶酚在富含氧的基本環(huán)境下極易氧化成醌類結(jié)構(gòu)，當(dāng)兒茶酚被氧化后，便具有了高活性并參與到分子間的共價交聯(lián)，與親核基團(tuán)反應(yīng)（如氨基）形成共價鍵[17]，而海洋蛋白類膠粘劑優(yōu)異的耐水性能則被認(rèn)為是由于高活性的醌類結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。貽貝粘附蛋白雖然具有許多優(yōu)異的性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，但由于其極為有限的生產(chǎn)[31]，貽貝粘附蛋白的實際應(yīng)用受到很大限制。

2　 生物質(zhì)仿貽貝蛋白膠粘劑

通過將貽貝粘附蛋白功能元（鄰苯二酚基團(tuán)、氨基和羥基等）與合成高分子結(jié)合，達(dá)到復(fù)制甚至超越天然粘附蛋白粘附效力的目的，這是目前仿貽貝蛋白膠粘劑領(lǐng)域研究的熱點之一。大多數(shù)研究認(rèn)為，在貽貝所分泌的粘附蛋白中，一種帶有鄰苯二酚側(cè)基的氨基酸殘基（DOPA）對強(qiáng)力粘附起到了關(guān)鍵作用，這種鄰苯二酚結(jié)構(gòu)既可以通過氧化交聯(lián)形成共價鍵來提升粘接性能，也可以通過與金屬離子（主要是Fe3+）以及不同基材表面的配位來增加粘附強(qiáng)度。目前大部分的仿貽貝膠粘劑都旨在通過向不同高分子的側(cè)鏈上引入鄰苯二酚結(jié)構(gòu)，以達(dá)到粘接的效果。相比而言，天然生物質(zhì)高分子可以呈現(xiàn)出更優(yōu)異的仿生特性。

2.1　木質(zhì)素在仿貽貝生物質(zhì)膠粘劑中的應(yīng)用

天然植物中木質(zhì)素就像膠粘劑一樣，分布在纖維的周圍以及纖維內(nèi)部的細(xì)小纖維之間，使之成為強(qiáng)有力的骨架結(jié)構(gòu)，樹木之所以能夠挺立幾十米甚至上百米不倒，就是因為木質(zhì)素的粘接力。木質(zhì)素是自然界中最豐富的可再生芳香族聚合物，具有芳香環(huán)以及高度交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)中含有酚羥基和甲氧基等，并且在苯環(huán)的第5碳位沒有取代基，即苯環(huán)上有可反應(yīng)交聯(lián)的游離空位（酚羥基的鄰、對位）可以進(jìn)一步交聯(lián)固化；同時，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中亦含有一定量的酚羥基和羧基等，使木質(zhì)素具有較強(qiáng)的螯合性，這成為了木質(zhì)素可以作為膠粘劑的基礎(chǔ)。路遙等[32]以揭示木質(zhì)素的化學(xué)組成為出發(fā)點，闡述了木質(zhì)素結(jié)構(gòu)研究的最新進(jìn)展，向膠粘劑領(lǐng)域表明了木質(zhì)素作為替代原料展現(xiàn)出的良好應(yīng)用前景。

Li等[33，34]研究發(fā)現(xiàn)，木材在褐腐過程中發(fā)生氧化和脫甲基后形成的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)，與海洋生物蛋白有著相似的基團(tuán)，進(jìn)而通過含有此鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的濃縮丹寧、脫甲基木質(zhì)素和工業(yè)堿木素與聚乙烯亞胺進(jìn)行反應(yīng)加以驗證，制備的無醛膠之干膠合強(qiáng)度較商業(yè)酚醛樹脂稍差，但經(jīng)沸水處理后的濕膠合強(qiáng)度僅有小幅度的降低。深入討論此無醛膠的固化機(jī)理發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素苯環(huán)上的酚羥基會被氧化成醌類結(jié)構(gòu)進(jìn)而與聚乙烯亞胺發(fā)生反應(yīng)，在本質(zhì)上，此過程與醌鞣是相似的，包括席夫堿形成和邁克爾加成等多種反應(yīng)。

2.2　殼聚糖在仿貽貝生物質(zhì)膠粘劑中的應(yīng)用

幾丁質(zhì)是自然界中僅次于纖維素的第2大天然聚合物，是大量無脊椎動物結(jié)構(gòu)中的主要元素（如甲殼類動物、真菌細(xì)胞壁等）。其中，被大家所熟知的殼聚糖（幾丁質(zhì)的一種）存在于一些毛霉菌科真菌中。幾丁質(zhì)溶解性極低，而殼聚糖因其結(jié)構(gòu)中的氨基可溶于水和大部分有機(jī)溶劑，這也為其進(jìn)一步研究提供了保障。殼聚糖是一種可降解吸收的天然氨基多糖，因其獨特的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性以及微生物降解性等優(yōu)良性能而被廣泛關(guān)注。殼聚糖作為天然的高聚物，具有較小的表面張力，適宜的粘性和良好的滲透性，在膠粘劑領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。此外，殼聚糖大分子中含有活潑的氨基和羥基，具有極性和形成氫鍵的能力，提供了便于化學(xué)改性和化學(xué)交聯(lián)的活性位點，具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)能力[35]。

Peshkova等[36]在早期對苯酚-殼聚糖復(fù)合膠粘劑的研究中就指出了苯酚與殼聚糖的反應(yīng)機(jī)理類似于海洋貽貝蛋白的粘附機(jī)理，為日后對殼聚糖仿貽貝膠粘劑的探索奠定了理論基礎(chǔ)。學(xué)界普遍認(rèn)為，醌型結(jié)構(gòu)與氨基間復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)是海洋粘附蛋白獲得優(yōu)異粘附性能的主要因素。Long Chen等[37]在早期對木質(zhì)素/殼聚糖復(fù)合膜的研究中，證實了殼聚糖和木質(zhì)素的反應(yīng)可以形成牢固的氫鍵作用力。開辟了一種新型環(huán)保且廉價的木質(zhì)素/殼聚糖復(fù)合材料。在Ibrahim等[38]的研究中發(fā)現(xiàn)，利用經(jīng)漆酶氧化處理后的堿木素與富含氨基的3種聚合物（分別是聚乙烯亞胺，大豆蛋白和殼聚糖）共混制備的木材膠粘劑，其膠合強(qiáng)度可達(dá)1 MPa左右，并探究了經(jīng)漆酶處理后，再經(jīng)過硼氫化鈉還原處理的木材膠粘劑發(fā)現(xiàn)，殼聚糖共混膠粘劑經(jīng)硼氫化鈉處理后，膠合強(qiáng)度大幅降低；經(jīng)漆酶氧化處理的木質(zhì)素，再經(jīng)硼氫化鈉處理會降低木質(zhì)素的活性羰基含量并大幅降低氫鍵的形成和相應(yīng)的結(jié)合力。

Yamada等[39]類比海洋貽貝蛋白的粘附機(jī)理，試圖通過酪氨酸酶催化多巴胺反應(yīng)得到相應(yīng)的醌型結(jié)構(gòu)，再進(jìn)一步與殼聚糖作用，賦予殼聚糖膠液耐水性能。研究發(fā)現(xiàn)，改性后的殼聚糖膠液黏度有大幅地提升，且耐水性能良好。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)[40]，膠液的耐水性能與改性后殼聚糖增加的黏度息息相關(guān)，實際上，一定范圍內(nèi)膠合強(qiáng)度隨著殼聚糖分子質(zhì)量和氨基濃度的增加而增加，酪氨酸酶的選用也對膠合強(qiáng)度和凝膠化的速度有著極為重要的影響。目前，受限于海洋貽貝粘附蛋白的粘附機(jī)理尚未完全掌握，有關(guān)殼聚糖仿生膠粘劑的研究不多。最近，Ryu等[41]對殼聚糖-兒茶酚復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用作出相應(yīng)總結(jié)，通過殼聚糖-兒茶酚復(fù)合材料的合成、表征和應(yīng)用等方面進(jìn)行了全面的概述，也為以后殼聚糖仿生膠粘劑在木材膠粘劑領(lǐng)域的進(jìn)一步探索與研究提供參考。

2.3　大豆蛋白在仿貽貝生物質(zhì)膠粘劑中的應(yīng)用

作為復(fù)雜高分子材料，大豆蛋白因其廉價、易得及優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特性而受到廣泛關(guān)注。大豆蛋白分子中含有大量活性基團(tuán)，并且自身具有可再生、可生物降解等優(yōu)點。類比海洋貽貝粘附蛋白，雖然同屬蛋白質(zhì)類物質(zhì)，2者都是由20多種氨基酸按不同比例組合而成，但是大豆蛋白具有不同的氨基酸序列。最近，Vnu?ec等[42]以大豆蛋白的組成和結(jié)構(gòu)為切入點，加以各種科學(xué)手段輔證，綜合論述了大豆蛋白在膠粘劑領(lǐng)域的重要地位及未來前景。

Li等[43]認(rèn)為，海洋貽貝粘附蛋白中含有大量的半胱氨酸，受海洋貽貝粘附蛋白啟發(fā)，試圖通過增加大豆蛋白中巰基的含量，進(jìn)而改善大豆蛋白基膠粘劑的耐水性能，并進(jìn)一步探究巰基對膠合性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，巰基可以通過酰胺鍵引入到大豆蛋白中，通過耐水性實驗，證實了巰基含量對膠合性能有顯著影響，但是對巰基的作用機(jī)理知之甚少。結(jié)合早期的研究結(jié)論[44，45]，對巰基的作用機(jī)理做出了以下推斷：①大豆蛋白中的巰基易被氧化為二硫鍵，進(jìn)而通過交聯(lián)反應(yīng)形成三位網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；②熱壓階段，酪氨酸被氧化為醌類結(jié)構(gòu)，進(jìn)而與巰基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)；③大豆蛋白中大量的氨基與木材形成氫鍵，且熱壓階段，木質(zhì)素中的酚羥基被氧化為醌類結(jié)構(gòu)并與巰基發(fā)生作用。

Gui等[46]首次將經(jīng)烏洛托品改性的濃縮丹寧與大豆蛋白共混，制得的新型生物質(zhì)膠粘劑用于3層復(fù)合膠合板的粘接。通過物理性能測試發(fā)現(xiàn)，此類膠粘劑具有良好的表觀黏度且膠合板濕剪切強(qiáng)度高于0.95 MPa，相比傳統(tǒng)的PAE（聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹脂）改性大豆蛋白膠粘劑[47]，呈現(xiàn)出更高的交聯(lián)密度。進(jìn)一步通過紅外、熱重和掃描電鏡等化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，此類膠粘劑固化后呈現(xiàn)的高交聯(lián)密度主要歸因于以下2個原因：①烏洛托品分解產(chǎn)生的亞氨基與丹寧苯環(huán)的親核位點反應(yīng)形成胺基-亞甲基，胺基-亞甲基再進(jìn)一步與丹寧分子反應(yīng)，增加了最終膠粘劑的交聯(lián)密度；②鄰苯二酚經(jīng)氧化形成醌類結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步與大豆蛋白交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)而增加了交聯(lián)密度。

3　 結(jié)語

從我國膠粘劑市場看，缺乏環(huán)保型、高品質(zhì)和高性能的特種膠粘劑產(chǎn)品。石化類膠粘劑膠合性能達(dá)標(biāo)，但污染環(huán)境；生物質(zhì)膠粘劑的研究又只限于實驗室階段，且膠合強(qiáng)度較低、耐水性較差。探索高技術(shù)含量、高附加值和高性能的膠粘劑新產(chǎn)品迫在眉睫。海洋粘附蛋白的耐水性能及良好的生物降解性、生物相容性和無毒性，激發(fā)了一系列仿貽貝粘附膠粘劑的研究工作。隨著海洋粘附機(jī)理研究工作的深入與普及，針對生物質(zhì)膠粘劑領(lǐng)域的耐水性及膠接強(qiáng)度等難題有望得到徹底解決。

從貽貝中直接提取和基因工程的方法獲得的天然粘附蛋白成本較高，不具備實際應(yīng)用的可行性。目前，受貽貝粘附機(jī)理的啟發(fā)，研究人員試圖通過模擬粘附蛋白結(jié)構(gòu)這一突破點，解決目前生物質(zhì)膠粘劑耐水性較差、膠合強(qiáng)度較低等難題。近年來，貽貝粘附蛋白的仿生研究主要基于形成DOPA結(jié)構(gòu)或兒茶酚功能基團(tuán)的線性或支鏈聚合物來模擬海洋貽貝粘附。以仿貽貝粘附蛋白聚合物為平臺，借助于天然生物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)特性，充分利用兒茶酚的氧化還原特性及醌類結(jié)構(gòu)與有機(jī)基團(tuán)（氨基/巰基）的反應(yīng)能力，開辟出一系列新型生物質(zhì)仿貽貝膠粘劑。