海洋孕育了生命，同时充满了各种神奇。或许你在餐桌上品尝过贻贝的美味，但你能想象它靠自己绣花针般的足丝附着在岩石上能够抵御10级风暴吗？一束细小的足丝何以让贻贝在风暴中岿然不动？

10月24日，国际著名学术期刊《Advanced Science》在线公开发表了中国石油大学（北京）徐泉研究员与中国人民解放军总医院、清华大学、美国北德克萨斯州大学等单位合作完成的论文“Metal Coordination-Mediated Functionally Grading and Self-Healing in Mussel Byssus Cuticle”（贻贝角质层中金属配位价键梯度分布与贻贝足丝自愈合中的作用机理），揭示了海洋贻贝足丝“坚不可摧”的奥秘，阐述了贻贝足丝角质层内部左旋多巴胺与铁离子动态敖合新机理及其角质层中铁离子分布梯度分布规律。该项研究首次证明，贻贝足丝的角质层沿着厚度方向上铁离子具有多种价态，其中Fe³⁺和Fe²⁺离子随着角质层的深度存在着梯度分布的现象。这种特性使得拉伸状态下的贻贝足丝多了一层自我保护机制。拉伸中铁离子接触氧气可以迅速氧化变硬抵抗拉伸形变，但这种氧化过程产生的裂纹扩展副反应，却可以通过左旋多巴胺和海水的协同作用得以恢复，从而进而实现原位的裂纹自修复。

这项发现为深入理解铁离子与左旋多巴胺的动态敖合机制提供了新的证据与研究视角，并为设计制备兼具高韧性和强自修复能力的仿生足丝发展提供新的研究思路。该研究成果有望在生物医学的骨损伤修复、油气压裂的岩石裂缝监测与储运管道裂纹自检、海洋天然气水合物开采等领域发挥重要作用。

图：贻贝足丝高韧性与自修复作用机理图

本项研究成果第一完成单位为中国石油大学（北京），第一作者兼通讯作者为石大新能源与材料学院徐泉研究员，中国人民解放军总医院许猛副主任医师为共同第一作者，清华大学田煜教授和美国北德克萨斯州大学夏振海教授为共同通讯作者。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902043。