題目：Mussel-Mimetic Protein-Based Adhesive Hydrogel
作者：Bum Jin Kim, Dongyeop X. Oh , Sangsik Kim , Jeong Hyun Seo , Dong Soo Hwang, Admir Masic, Dong Keun Han, Hyung Joon Cha
出處：http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/bm4017308
閱讀筆記：
1本文解決了什么問題？
研究者用Fe3+和NaIO4實現了MAP(Mussel-Mimetic Protein) fp1的凝膠化。前者得到非共價配位型，后者為共價型。
2作者為什么能想到這個選題？
之前已有相關的研究，MAP一類物質已被大家認識到，而且DOPA是起作用的部分也已知道。而且從貽貝的分泌物中發現有較多的Fe3+存在，所以研究者意識到可以用Fe3+來凝膠化。根據DOPA的結構，其苯環上有兩個酚羥基，易于被氧化，研究者可能想到了用氧化來連接各部分DOPA（兩個苯環連起來是我沒想到的，用NaIO4也是我不知道的）。
3作者所做實驗的內容是什么？
① 包含DOPA的MAP的準備。
② MAP的凝膠化。細節見文獻。
③ 吸收分光光度法分析。
④ 共振拉曼光譜。
⑤ 流變分析。
⑥ 在潮濕的條件下測量散裝粘接強度。
4實驗用到的方法和手段是什么？
① 用NaIO4來氧化DOPA，得到共價型。
② 加入Fe3+后用乙酸和NaOH調節體系的pH，使得Fe3+與O2-配位，得到非共價型。
③ 用紫外可見方法得到DOPA- Fe3+配位情況，看顏色變化來判斷反應進程。
④ 用共振拉曼光譜方法得到不同pH下DOPA- Fe3+配位信息。
⑤ 用ARES(Advanced Rheometric Expansion SystemMAP)來研究水凝膠的粘彈性性質，儲能模量和損耗模量也被研究到，搭接剪切試驗(Lap shear testing)則被用來研究其粘接強度。
5實驗的結論是什么？
① Amino acid composition analysis to quantify the modification yield of rfp-1. DOPA modification yield can be evaluated using calculated composition ratio of tyrosine and DOPA. Theoretical composition means a calculated composition based on rfp-1 sequence (AKPSYPPTYK)12. Experimental composition of all other amino acids showed a similar tendency with theoretical composition.
② Schematic representation of the MAP-based gelation process via Fe3+-DOPA coordination-mediated noncovalent cross-linking or DOPA quinone-mediated covalent cross-linking.
DOPA的結構如下所示。
③ (a) Photographs of the gelation processes by the two cross-linking mechanisms. The bright brown color of the rfp-1 solution (top panel) changed to dark brown with the addition of oxidant NaIO4 (left middle panel), and gelation occurred within a few minutes (left bottom panel). Meanwhile, the rfp-1 solution changed to purple with the addition of FeCl3 (pH ～6; right middle panel), and gelation occurred after the pH was elevated (pH > 8) by adding NaOH droplets (right bottom panel). (b) Raman spectroscopic analysis of Fe3+-DOPA coordinative complexes in the rfp-1 solution according to pH variation.
a圖中，氧化需要幾分鐘的時間，而加入Fe3+再加堿則顏色變化很快，好像先加Fe3+效果好些；b圖中，不同pH下拉曼光譜基本沒有太大區別。
④ Rheological behavior of the MAP-based hydrogels constructed via the two cross-linking mechanisms. (a) Time sweep analyses of both rfp-1 gels. Frequency sweep analyses of the (b) quinone-mediated covalent rfp-1 gel and (c) Fe3+-mediated coordinative rfp-1 gel. (d) Self-healing behavior was identified in the Fe3+-mediated rfp-1 gel by strain sweep analysis followed by a time sweep analysis.
a表明氧化反應是需要一定時間的，而配位反應很快就完成了；b的黑線部分表明共價型表現得像固體的性質；c表示膠高頻時表現得像固體，低頻時為彈性體。
⑤ (a) Schematic illustration and (b) actual image of lap shear testing using porcine skin tissue surfaces. The adhesive strengths of (c) Fe3+-mediated rfp-1 gels according to immersion buffer pH and (d) quinone-mediated rfp-1 gels according to curing time before water immersion were measured using a universal INSTRON device. (e) Self-healing ability of the Fe3+- and quinone-mediated rfp-1 gel via successive bulk adhesive strength measurements in PBS (pH 7.4). The adhesive strength values were normalized by the initial adhesive strength value to simplify the comparison.
e圖表示共價型的膠拉伸幾次后性能下降，且無法恢復，非共價型性能不減，且有自我修復的能力，應用前景較好。
6結果是否有其他解釋？
7本文提出了什么新的問題？
8本文有哪些不足？怎樣改進？
實驗細節不是很清楚，而且后續的研究價值不大。主要是這東西用在生物體上是不利的（試圖用來替代現在所用的線縫合的方法），用Fe3+的話需要的量挺多的，對生物體副作用還不好評估；用NaIO4的話體系可能受不了。可能暫時還不能用于生物體。
9將來的發展方向是什么？
改用其他的凝膠化辦法。這個東西生物相容性是很好的（本身就是從貽貝中提取出來的），而且其凝膠化強度也較強（貽貝靠這東西貼在石頭上，經受風吹浪打），如果能讓其受控凝膠化，并且對生物體無害，并且一段時間后能夠被吸收（分解掉），其能夠用在傷口粘和。外科手術中，用膠粘起來可能會比用線縫好一些。所以想辦法讓多巴(DOPA)以其他方式凝膠化可能會好些。
10本文對自己課題有何啟發？
向自然界學習。
如果需要某種性質，最好先從自然界找找。從最開始注意到貽貝類生物能夠粘在石頭上，想到某種化學物質在起作用，然后想辦法提取出來，分析其結構，找到可能起作用的部分，再用相關實驗去驗證，最后發展出一大類物質起到相同的作用，并研究這些東西可能的應用。
