Bhakta Rath 研究奖旨在表彰一位研究生和教师导师的深入研究 具有社会影响力的工作。 2019 年获奖者是两位生物医学工程师，他们的粘性 过去。
智能粘合剂不会始终粘附。 2015 年，当 Ameya Narkar 开始他的 与生物医学工程副教授李小龙进行博士研究 足球比赛结果，两人转向生物来源寻找胶水 可以打开和关闭。
他们从贻贝足蛋白中发现的一种名为 DOPA（3,4-二羟基苯丙氨酸）的氨基酸开始。 是的，这是一种贻贝，就像在码头和船底发现的贻贝一样，是的，多巴 与更熟悉的化学物质多巴胺有关。多巴 (DOPA) 帮助贻贝粘住它们的 水下家园，2016 年，Lee 获得了青年研究员计划 (YIP) 奖 来自海军研究办公室，探索其水下粘合剂的潜力。
纳卡和李一起探索了更多可能性：易于去除的绷带、定制 医疗设备和植入物、用于将相机固定在鱼和其他水下物体上的胶水 环境监测。他们说研究成功的关键是清晨 — 上午 8 点他们都在实验室 — 即使最初的结果是阳性 数据显得黯淡。
以下是对 Narkar (AN) 的辛勤工作和深思熟虑过程的更多见解 李（BL）。
问：您的项目是关于什么的？
AN：我们研究智能粘合剂。这不是像你用的那种一粘即剥的胶水 在普通创可贴上找到。
BL：是的，智能粘合剂可以根据其环境打开和关闭。我们 专门进行了一项设计，利用 pH 值的变化使我们的材料变得 增加粘性，然后减少粘性。
在生物医学工程中，我们在许多不同的领域开展工作。我们开发和测试材料 需要对其进行表征才能具有生物相容性，我们需要了解 我们使用的化学、机械和生物系统。为了创造一种智能粘合剂， 这项工作并不像使材料变得粘性和任何地方都不粘那么简单 时间；它是关于设计一种在特定环境下工作的设备 原因。我们的工作是弄清楚如何以及为什么。
问：你从哪里得到这个想法的？
AN：嗯，我的手臂有点毛茸茸的。撕掉创可贴是非常痛苦的。我们 想知道如果可以毫无疼痛地拆掉绷带会是什么样子？
BL：我一直在使用多巴和其他合成版本的贻贝粘合剂 二十多年前，当我还是一名研究生时，我就开始接触蛋白质。在某些条件下 DOPA 的粘合性能会显着降低，并且此过程通常是 不可逆转的。这通常是不希望的，因为您希望粘合剂具有粘性。 Ameya 设计了这种粘合剂，使其粘合化学性质可以逆转。
“我对这个团队的工作感到非常自豪。能够操纵粘附力 材料的特性使其成为“智能”材料；这些不仅可以应用在 但远远超出了医学领域。”
问：您的方法如何帮助项目取得成功？
AN：虽然具体情况变得复杂，但我们通常关注还原和氧化 反应。也就是说，化学位移改变了材料与其相互作用的方式 环境——典型的例子是接触水时如何生锈。
我们使用 pH 值来还原和氧化我们的智能粘合剂，有效地将其打开并 关闭。我们的实验设计包括在粘合剂网络中添加硼酸， 这种酸能够与 DOPA 形成可逆键，对 酸碱度。多巴在还原状态下具有粘性。一旦它被氧化，一旦pH值达到 升高后，多巴改变了它的化学结构和物理性质——这并不是真的 不再粘着了。
DOPA 本身也无法恢复到简化形式。加入硼 酸性意味着如果我们提高 pH 值并使环境呈碱性，那么硼酸 酸与多巴形成保护性配位络合物，因此它不会被氧化 没有粘性。当 pH 值降低时，酸性更强，键就会断裂 DOPA 可能会再次变得完全粘合。为此，我们必须弄清楚所有 硼酸化合物和多巴如何相互作用以及物理作用的详细信息 和反应的化学极限。
然后我们又迈出了一步。我们将硼-多巴化合物涂在微柱上， 这增加了表面积并帮助我们调整和控制粘附力。
我们拥有让一切发生的支持。我们的生物医学工程系 充满了平易近人的专家。这是一支小而高效的团队。我可以走路 当我们的项目涉及到时，到教员办公室寻求建议 超出我们实验室专业知识的领域。另外，我能够与人们密切合作 应用化学和形态分析实验室和微加工 设施。合作对于成功的研究至关重要。
“我作为一名非常年轻的研究员加入实验室，几乎没有研究背景 根本不。但是李训练我培养了深刻的科学观，他也启发了我 我培养良好的职业道德。他还经常鼓励我多看看 积极的一面是，研究中的大多数日子都不是灵光一现的日子。”
问：您在这个领域面临哪些挑战？
BL：使用 pH 值很好，因为它在实验室环境中更容易控制。然而， 这是非常不切实际的。我们现在正在做的就是利用电 调整粘合性能。在未来，我们设想我们可以简单地推动 按钮并且可以关闭粘合剂。 Ameya 的结果作为初步结果 了解粘合化学的第一步。我们正在以他的成果为基础 创建电响应粘合剂。
AN：下一步研究重点是下一代智能粘合剂 电响应，因此您在其中流过小电流，它就会从强变化 几乎瞬间就变得弱粘附。
问：谁从您的智能粘合剂研究中受益？
AN：从一开始的激励因素之一就是设计一种粘合剂 需要时可以形成非常牢固的粘合，但另一面很容易拆卸 并且无痛。多功能性使其对许多最终用户具有吸引力；我们正在弄清楚 实现这一目标的机制还有很多工作要做。
BL：可以使用提供强而临时湿粘附力的粘合剂来锚固 释放水下传感器和设备，提高自动化的移动性 或无人水下航行器或机器人。此外，智能生物粘合剂可以 与可穿戴传感器集成，用于创建无痛可拆卸的伤口敷料 或用作固定假体和植入式医疗器械的临时粘合剂 设备。
“我尝试给我的学生自由去探索，甚至犯错误。我通常让 他们决定如何计划他们的实验。我也设定了很高的期望 我总是挑战他们做得更多。如果学生愿意进步和成长， 他或她将成为一名能够独立思考的独立研究人员。”
问：您为什么关心？是什么激励您？
AN：这是好奇心。您开始阅读与您的工作相关的文章，然后 你反思一下，然后你开始思考，“好吧，如果我尝试这个会怎么样；如果我 改变这个？”这都是假设问题。既然我们很幸运能够拥有 足球比赛结果所需的所有资源，我们可以进行任何类型的表征 我们能想到的技术，所以我们可以立即进行实验。这是基本的 好奇心想知道发生了什么。
BL：我对解决问题感兴趣，尤其是那些具有挑战性的问题。甚至 尽管我已经使用 DOPA 设计粘合剂超过 20 年，但我仍然 发现贻贝粘合剂化学的独特方面和未知方面，我们可以 可能会结合起来设计更好的生物材料和医疗设备。
“含多巴的聚合物和蛋白质如何产生[内部和外部] 同时粘合？答案还远未明确，但大自然似乎只使用 一个分子代表两种不同的事物。在我看来，这就是阿米亚和布鲁斯的地方， 产生了最大的影响。他们深入研究了两者之间的基本关系 多巴化学和附着力。”
足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学，成立于 1885 年，位于霍顿，拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列，提供超过 185 个本科和毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里，提供全年户外探险的机会。
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