近日，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授团队在仿生水下粘附领域取得重要研究进展。他们受海洋生物藤壶的启发，成功研发出一类具有超强水下粘附性能的新型液-液相分离凝聚体材料，为水下密封与组织修复等领域的难题提供了全新的解决方案。

  2026年3月30日，相关研究成果以“Superspreading and ultra-infiltrative coacervate mediates strong underwater adhesion on hydrated and lipidic substrates”为题，于3月30日发表于国际顶级期刊《Nature Chemistry》。

  在水下或潮湿环境中实现牢固粘附，是材料科学领域长期存在的挑战。水分子形成的“水合层”会阻碍粘合剂与基底的直接接触，同时，水分子还会稀释或溶胀粘合剂，削弱其内聚力。尤其对于含水量极高的水凝胶、富含脂质的生物组织等“难粘”基底，开发一种既能有效排开水层、又能与基底形成稳定界面结合的通用型水下粘合剂，更是难上加难。

  面对这一难题，研究团队将目光投向了海洋中的“粘附大师”——藤壶。藤壶能通过分泌特殊的蛋白质，在水下经历液-液相分离过程，形成一种被称为“凝聚体”的粘性物质，从而牢固地粘附在船底、礁石等物体上，乃至鲸鱼皮肤表面。受此启发，团队巧妙设计并合成了一种端基功能化改性的聚丙二醇（PPG）聚合物。当这种聚合物与水相遇后，通过氢键和疏水相互作用的协同驱动，自发地形成了结构稳定且功能独特的“非复合凝聚体”。

图注：抗稀释、水下超铺展凝聚体通过模仿藤壶对海洋生物的粘附以实现对含水及脂质基底的强效水下粘附

  该PPG非复合凝聚体展现出三大过人之处：

  1.超凡的“超铺展”特性：该凝聚体在水下具有极低的界面张力，能够在多种基底（包括玻璃、塑料、金属乃至超疏水的聚四氟乙烯）上迅速铺展，如同液体装甲一般，主动排开界面水层，实现与基底的紧密接触。

  2.卓越的“超渗透”能力：它能够像“液体钻头”一样，无需稀释即可渗透进入多种多孔水合基底（如水凝胶、聚氨酯海绵）和含脂质基底（如有机凝胶、猪皮组织）的内部，形成机械互锁的缠结界面，从根源上增强了粘附强度。

  3.强大的抗稀释效应：该凝聚体在水下复杂环境（如不同pH、高盐度）中保持高度稳定，不易被水稀释。同时，它能高效地富集并“浓缩”装载其中的亲水性固化剂，通过快速原位光固化，形成具有强大内聚力的粘合层。

  基于上述特性，研究团队构建的凝聚体基粘合剂在多种基底上均展现出领先水平的水下粘附性能。实验数据显示，该粘合剂对猪皮的粘附强度高达479千帕，并能承受436千帕的爆破压力，这一数值领先于当前已报道的多种代表性水下密封剂。该粘合剂还能在pH 1至13的极端酸碱环境及人工海水中保持长期稳定粘附。

  凭借其出色的组织粘附性与生物相容性，该材料在生物医学领域显示出巨大的应用潜力。在体外实验中，研究团队成功利用该粘合剂实现了对猪肠和心脏组织穿孔的快速密封；以及在动物实验中，实现了对大鼠胃穿孔的有效修复，显著促进了创口愈合。该研究不仅为设计下一代高性能水下粘合剂提供了全新的仿生策略，也充分展示了华南理工生物医学学科在面向国家重大需求、解决关键科学问题方面的创新活力与贡献。

  华南理工大学为该成果的第一署名单位，论文第一作者为生物医学科学与工程学院已出站博士后易波博士（现为香港科学园博士后研究员）与中山大学附属第一医院李昊博士，通讯作者为生物医学科学与工程学院边黎明教授、赵鹏超教授及张琨雨教授。

  相关成果链接：https://doi.org/10.1038/s41557-026-02087-9