黏糊糊的槲寄生種子有望製成生物膠

節日寄生植物槲寄生的粘效能力解析

Green plant with white berries.

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今天,許多人將槲寄生與節日親吻聯絡起來。但幾個世紀以來,這種植物更以其非凡的粘性而聞名;古希臘人和羅馬人使用粘稠的槲寄生漿果,其應用範圍從捕鳥器到皮膚潰瘍軟膏。現在,生物化學家正在研究槲寄生的粘性是否可以為合成膠提供一種天然替代品。

對於寄生植物槲寄生來說,粘性至關重要。每個漿果內部都含有被粘液狀物質viscin包裹的種子。鳥類吞食並消化漿果後,會將成團的種子連同這種物質的細絲一起排出,這些細絲披在樹枝上,並將種子粘在原位。然後,槲寄生將自身嵌入樹中,從宿主身上吸取水分和養分。

為了確定是什麼使這種天然粘合劑如此粘稠,麥吉爾大學的化學生物學家Matt Harrington和波茨坦馬克斯·普朗克膠體與介面研究所的研究人員在德國收穫了生長在蘋果樹上的槲寄生植物。他們用鑷子從漿果中拉出繩狀的viscin,以便仔細觀察。


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在一項發表於PNAS Nexus的研究中,該團隊發現viscin的結構使其與其他粘合劑不同。許多合成膠起始於粘性化學物質的液池,而viscin由有助於其保持牢固的硬質纖維素鏈組成。這些鏈條被包裹在溼度敏感的塗層中,使該物質具有極強的延展性:在潮溼條件下,長度約為半釐米的viscin細絲可以拉伸至兩米以上。乾燥後,這種粘液會像水泥一樣變硬。“這種多功能、溼度響應的特性讓我震驚,”Harrington說。

研究人員發現,viscin非常堅固——它可以支撐比槲寄生種子重50倍的重量——而且用途廣泛。Viscin適應於粘附在樹皮和羽毛上,但該團隊發現它可以粘附在幾乎任何東西上,包括皮膚。(Harrington說,弄溼沾有viscin的手並不能去除這種化合物,但將它們搓在一起會產生足夠的熱量和水分來鬆開它的粘性。)

科學家們表示,viscin可以用作可生物降解的製劑來密封新鮮傷口。他們在當地肉店購買的一塊豬肉的切口上測試了viscin;一旦viscin乾燥,即使施加外力,它也能保持傷口密封。

美國農業部林務局研究槲寄生態學的研究員Juliann Aukema(未參與這項研究)表示,這種石油基合成膠的替代品可能會重振槲寄生在古代的重要性。“我們曾經擁有並失去了豐富的槲寄生知識,”Aukema說。“而我們在2022年正在重新學習它。”

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