水下粘附技术一直是科学家和工程师关注的焦点，尤其是在软基材上的粘附问题更具挑战性。传统粘合剂在潮湿环境和柔软、动态变化的基材上往往表现不理想，难以实现长期、稳固的连接。近期，受自然界游泳吸盘鱼（remora）独特吸附机制的启发，机械水下粘附装置的设计与研发取得突破，催生了一种具备强大适应能力的软基材机械粘附系统——机械水下软粘附系统（MUSAS）。这种系统不仅能在极端pH值和潮湿环境中稳定粘附，还展现出广泛应用空间，包括生物医疗设备的定点固定、海洋设备的高速附着以及智能水下机器人的自主协作。游泳吸盘鱼以其进化形成的吸盘背鳍结构闻名，这些吸盘由多个支撑骨骼和精细排列的板状鳞片构成，末端布满微小的梳齿状突起，能够在潮湿且动态变化的软组织表面牢固地粘附。科研团队通过详细的解剖学、行为学及物理学研究，揭示了游泳吸盘鱼多舱室结构与机械互锁机制，并结合生物仿制设计出了MUSAS。
MUSAS采用倾斜排列的形状记忆合金（SMA）片作为仿生鳞片，配合柔软的弹性材料形成多个独立的粘附舱室，可实现水下强大的负压吸附效果，同时支持旋转和微调以适应复杂多变的软基材表面形貌。得益于多舱室设计，在部分粘附点失效时，其他舱室能够继续维持整体粘附稳定性，极大增强了装置的适用性和耐久性。在多种不同材质和表面粗糙度的软基材上，MUSAS展示了高达1391倍的粘附力与自身体重比，在浸水条件下仍保持优异性能。不论是高柔韧性组织仿真器，动物肠胃组织，还是具有孔洞和损伤的复杂材料表面，MUSAS都能快速扎实地实现机械粘附，而不依赖于化学胶合剂或外部能量输入。基于这一系统，科研人员开发了多项实际应用。首先，在水生生态研究领域，通过机械粘附装置携带超微型无线温度传感器，成功监测了活体鱼类的体表温度变化，为生态行为及环境适应研究提供数据支持。
其次，在消化系统疾病监测领域，MUSAS与柔性阻抗传感器结合，成功实现了非侵入式胃食管反流病（GERD）监测，有望替代现有的针状夹持传感器，提升患者舒适度和诊断准确性。此外，MUSAS技术被运用于长期、可控的口服给药系统，支持HIV/AIDS前暴露预防药物卡博特拉韦（CAB）的缓释递送，解决了目前长效注射剂存在的依赖频繁临床注射的问题，显著提高用药依从性。更为重要的是，MUSAS通过其微针样的仿生鳞片结构，能够穿透肠胃黏膜屏障，实现大分子药物如信使RNA（mRNA）递送，为非侵入性肠道基因治疗和粘膜疫苗开发提供了新途径。技术评估中，MUSAS在体内外多模型（猪和鱼）中表现出良好的生物相容性和长时间稳定性，最长可达到三周以上同时确保安全排出。其主动响应体温的SMA材料实现了自驱动的机械展开与粘附，无需额外电源或机械装置，使得整体结构紧凑且便于口服摄入。研究表明，装置的韧性和多样化鳞片排列方式由基于宿主动物游泳速度与组织刚度的进化适应启发，体现了生物设计的精妙与实用。
展望未来，机械水下软粘附技术仍有广泛优化与发展空间。理论上，更加系统的多舱室粘附数学模型将助推设计的前瞻性创新。材料科学方向，可通过引入类黏液涂层提升封水性能，或者改善抗污性与耐用性。微结构层面，研究纳米至微米级突起的优化施工或将进一步增强细节粘附能力。此外，集成微型传感器阵列、柔性电子器件将拓展装置功能，实现多参数环境检测和精准医疗反馈。机械水下软粘附装置的引入不仅突破了传统化学胶合剂的局限，提供了一种低成本、高通用性的粘附解决方案，还推动了跨学科领域的技术整合。
医疗内镜设备、柔性机器人、水下探测仪器，以及智能药物递送系统均可以借助此类机械粘附技术，提升性能与适应能力。此项研究体现了生物启发工学在解决复杂工程难题上的巨大潜能，未来预计将引领更多创新应用实现商业化和临床转化。综上所述，机械水下软基材粘附装置的新时代正在到来，其独特的设计理念和卓越的性能为水下粘附难题提供了全新答案，也为多个工业及医疗领域带来深远影响。通过不断优化仿生结构与新型材料结合，机械粘附装置必将成为未来软体机器人、智能生物电子设备和精准药物递送的重要基石，开启机械力学与生物技术交融的卓越未来。
