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青口吸力或助處理油污、污水

2019/7/11 — 12:00

青口,圖片來源:維基百科

青口,圖片來源:維基百科

青口吸附力極強,牠們的身上無數足絲 (byssus threads) 不僅可能抵受海浪不斷衝擊,還能破壞船身,可謂海事剋星。不過最新刊於 Matter 的研究就指出,此特性有機會幫助科學家找出方法清理油污和處理污水。

青口擁有極強吸力歸功於名為二羥基苯丙氨酸 (dihydroxyphenylalanine, DOPA) 的胺基酸 (amino acid) 。這種胺基酸能影響分子之間的氫鍵 (hydrogen bond) 、排水性,以及靜電相互作用 (electrostatic interaction) 。 DOPA 可透過此些作用,令其黏附在任何一種固體基質 (solid substrate) [1] 上。 

研究人員亦發現,多巴胺 (dopamine) 的化學結構也與二羥基苯丙氨酸相似,同樣可以類似作用,產生黏附能力。換言之,聚合多巴胺 (polymerized) 可在不同固體基質上形成「全能塗層」,應用於不同物料表層、環境科學,甚至生物科學研究。

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現時已有不同研究嘗試利用 DOPA 特性研發新技術。其中,有研究就發現塗層特性可用於分隔油和水份,並有望可大量生產,應用於處理海洋漏油事件。此外,有研究隊伍也在測試多巴胺物質,將其依附在重金屬、有機物或致病源等,由此處理污水。中國科學家亦開始嘗試透過 DOPA 特性,在紅血球細胞加入塗層,阻止免疫系統發現它們,由此研發可供不同血型人士使用的紅血球。

然而,現時仍需更多研究了解分子結構與特性之間的關係和了解胺基酸之間怎樣影響其黏附能力。除此之外,由於多巴胺聚合作用 (polymerization) 需在鹼性環境下進行,因而未能將塗層物質應用於在鹼性環境不穩定的物料上。另一挑戰則是聚合多巴胺需耗用數十小時,才能形成可用於大部份物料的塗層。在找到更低成本、更穩定、安全和有效的方法前,現有方法都未能在實戰環境中使用。

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註:

  1. 固體基質是指一種被其他物質依附著的固體物質。

來源:
Phys.org, Mussels are inspiring new technology that could help purify water and clean up oil spills, 10 July 2019

報告: 
Wang, Z. X., Yang H. C., He, F., Peng, S., Li. Y. X., Shao, L & Darling S.B. (2019). Mussel-Inspired Surface Engineering for Water-Remediation Materials. Matter, 1, 1. DOI: 10.1016/j.matt.2019.05.002

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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