加拿大蒙特利尔所在的麦吉尔大学研究团队近日在材料科学领域取得突破性进展，他们从海洋生物贻贝和植物槲寄生中汲取灵感，成功开发出一种可持续制造复杂新型材料的方法。这项研究旨在为传统塑料和工业胶水提供环保替代方案，其核心在于模仿自然界中生物体利用基础成分构建高性能复杂结构的机制。
麦吉尔大学化学教授马修·哈林顿指出，生物体能够高效地将基础元素组装成复杂结构，但人类沿用传统制造方法难以复制这一过程。团队此前已深入研究天然材料的制造机理，如今正致力于在实验室中合成受生物启发的新型复合材料。哈林顿教授强调，研究重心已从纯生物材料转向仿生合成材料，试图通过模拟自然机制实现材料性能的飞跃。
该团队的具体技术路径极具创新性：一方面借鉴贻贝分泌的蛋白质基粘合剂，另一方面利用槲寄生浆果中纤维素纳米晶构建的刚性纤维网络。研究人员将实验室合成的贻贝蛋白与源自木浆的改性纤维素纳米晶相结合，成功制备出微液滴。博士后研究员哈米德·阿拉纳赫解释称，贻贝利用致密蛋白液滴生产粘合剂与纤维，而槲寄生则利用纤维素纳米晶作为刚性骨架，两者结合为高性能材料的可持续制造奠定了基础。
通过一种简单的冷冻干燥工艺，这些微液滴自组装成具有多层级结构的孔隙支架，其微观排列模式与生物组织高度相似。化学教授西奥·范德文表示，这些液滴是构建复杂材料的简单前驱体。更引人注目的是，这些支架可重新溶解为液滴并再次组装成新结构，实现了材料的重复利用。阿拉纳赫强调，这种液滴制造过程的可逆性对可持续发展具有重要意义。此外，实验室测试证实该材料对人类细胞无毒，为组织工程等生物医学应用开辟了前景。
加拿大作为全球重要的科研创新基地，其高校在生物仿生材料领域长期处于领先地位。此次研究由麦吉尔大学主导，并获得了加拿大自然科学与工程研究委员会、魁北克研究基金等机构的资助。研究团队负责人阿明·奥贾赫指出，若缺乏对海洋与植物系统的双重认知，这一突破便不可能实现。哈林顿教授总结道，日常使用的塑料、胶水和复合材料正严重危害环境，而仿生制造不仅能实现生态友好，还能赋予材料卓越性能。