在自然界中，许多生物经过亿万年的自然选择与进化，使得其自身结构与其生存环境实现了完美的适应。这些生物本能性的进化魅力深深吸引了科学研究的关注，成为仿生技术发展研究的长期追逐目标。对于仿生生物技术，大家可能并不太陌生，比如根据海豚发明的声呐系统、根据蝙蝠发明的雷达、根据章鱼发明的烟雾弹以及根据荷叶上的水珠不能浸润荷叶的现象发明的防水衣等等。但今天我们要探讨的是，由海洋贻贝激发仿生传感技术。Excuse me？贻贝？这不是酒蒸贻贝么，怎么“仿生”？好吧，且听我慢慢道来。

　　贻贝（俗称海虹）是海洋贝类的一种，主要栖息在海滨岩石上，常见的贻贝种类主要有紫贻贝、厚壳贻贝和翡翠贻贝等。在海洋环境中，贻贝可以将自己牢牢固定在海水下的岩石、船体和缆绳等固体表面上，耐受风浪的冲击，其原因在于其类腹足附近的足腺可合成并分泌到足丝一类特殊的贻贝粘蛋白，该蛋白像生物胶水一样可将自身牢固粘附于几乎任何固体表面。

　　受贻贝水下粘附机理的启发，同时考虑到贻贝粘蛋白具有优越的粘滞性和良好的生物相容性，近年来人们通过现代生物技术直接提取贻贝粘蛋白作为医用粘合剂，用于眼科手术、皮肤组织粘合、骨骼粘合等。此外，该类蛋白也可作为外伤喷涂剂，用于烧伤、烫伤、手术等造成的皮肤、粘膜修复、神经修复等，具有良好的抑菌、止痛、止痒、促进愈合的作用。

　　然而，贻贝粘蛋白的直接提取、纯化过程往往存在成本较高、过程复杂等缺点，最近国内外研究人员开始利用仿生学原理开发合成了诸多仿贻贝粘蛋白的新型材料，例如多肽类、合成聚合物以及聚多巴胺类仿生粘附高分子材料，这些材料已成为海洋新型仿生材料研究的热点。

　　好了，现在我们知道贻贝粘蛋白在材料科学领域应用得很广泛了，但是在其他领域，比如传感器领域，贻贝粘蛋白的应用如何呢？近期，中国科学院烟台海岸带研究所研究团队将聚多巴胺类仿贻贝粘蛋白材料用于传感器领域，成功构建了基于此类材料的表面分子印迹聚合物电位型传感器，实现了多种生物分子的高灵敏、高选择、快速电化学检测。

　　该检测系统首先在电位型传感器表面合成待测生物分子的表面分子印迹层，即采用聚多巴胺仿贻贝粘蛋白材料在待测生物分子的存在下在传感器表面发生聚合反应，反应完成后将生物分子洗脱，即可得到对待测生物分子具有特异识别性的表面分子印迹层。此过程中由于仿贻贝粘蛋白材料具有良好粘滞性以及优越的生物相容性，使得该仿生印迹层不仅可以很好地粘附于传感器表面，而且不会对生物分子的活性造成破坏；同时，进一步利用了表面分子印迹层与生物分子之间的高选择性识别作用，实现了样品中生物分子在传感器表面的高选择性分离与富集；利用聚离子作为指示离子，指示富集前后的传感器仿生膜界面的电位变化，从而实现生物分子蛋白质和细胞的免标记电化学测定（如下图）。

　　此项传感器检测技术的研制成功，可以有效解决目前生物大分子及细胞检测仍然依赖于传统生物检测方法的问题（如生物大分子检测依赖于酶联免疫法、聚合酶链式反应法等，细胞检测依靠培养实验来完成），由于这些传统方法存在仪器复杂、设备昂贵、检测耗时长等缺点，因而仅适用于实验室分析。此外，该技术还可为海洋领域实现现场快速检测海洋生物大分子及海洋细菌提供重要的技术支持，对于及时快速地开展海洋环境监测和评价具有重要意义。

　　基于海洋贻贝粘蛋白的仿生电位型传感器检测原理

（作者 梁荣宁）