Клей из ракушек — или цемент — намного лучше, чем все, что нам удалось создать синтетически, прилипает к любой поверхности и в любых условиях.
Но как именно работает этот суперклей суперклей, оставалось загадкой — до сих пор.
Международная группа ученых во главе с Ньюкаслским университетом, Великобритания, при финансовой поддержке Управления военно-морских исследований США, впервые показала, что личинки ракушечника выпускают маслянистую каплю, чтобы очистить поверхность от воды, прежде чем прилипнуть, с помощью фосфопротеинового адгезива.
Публикуя свои результаты на этой неделе в академическом журнале Nature Communications, автор доктор Ник Олдред говорит, что результаты могут проложить путь для разработки новых синтетических биоадгезивов для использования в медицинских имплантатах и микроэлектронике. Исследования также будут важны при производстве новых противообрастающих покрытий для судов.
«Прошло более 150 лет с тех пор, как Дарвин впервые описал цементные железы личинок усоногих ракушек, и с тех пор было проделано мало работы», — говорит д-р Олдред, научный сотрудник Школы морских наук и технологий Университета Ньюкасла, одного из ведущих мировых институтов. в этой области исследований.
«Некоторое время мы знали, что биоадгезив состоит из двух компонентов, но до сих пор считалось, что они ведут себя немного как некоторые синтетические клеи — перемешивание перед затвердеванием.
Но оставался вопрос, как клей вообще контактирует с поверхностью, если она уже покрыта водой? Это одно из основных препятствий на пути разработки клеев для подводного применения.
«Достижения в методах визуализации, таких как 2-фотонная микроскопия, позволили нам наблюдать процесс адгезии и охарактеризовать два компонента.
Теперь мы знаем, что эти два вещества играют очень разные роли — одно очищает воду от поверхности, а другое цементирует ракушка вниз.
«Океан представляет собой сложную смесь растворенных ионов, уровень pH значительно варьируется в зависимости от географических регионов, и, очевидно, он влажный. Тем не менее, несмотря на эти враждебные условия, клей из ракушек способен выдержать испытание временем.
«Это невероятно умное естественное решение проблемы водного барьера на поверхности.
Оно изменит наши представления о разработке безопасных биологических клеев, которые уже оптимизированы для работы в условиях, аналогичных условиям человека. корпус, а также морские краски, предотвращающие прилипание ракушек."
У ракушек есть две личиночные стадии — науплий и циприд. Науплиус является обычным для большинства ракообразных и свободно плавает, когда вылупляется из яйца, питаясь планктоном.
Однако последней личиночной стадией является циприд, который уникален для ракушек. Он исследует поверхности, выбирая ту, которая обеспечивает подходящие условия для роста. После того, как он решил прикрепиться навсегда, циприд высвобождает клей и цементируется на поверхности, где он будет жить до конца своих дней.
"Ключевым моментом здесь является технология.
С помощью этих новых инструментов мы можем изучать процессы в живых тканях, как они происходят. Мы можем получить информацию о составе и молекулах другими методами, но они не объясняют механизм.
Нет замены тому, чтобы видеть вещи своими глазами. "объясняет д-р Олдред.
«В прошлом сильные лазеры, используемые для оптического разделения биологических образцов, обычно убивали образцы, но теперь технологии позволяют нам изучать жизненные процессы точно так, как они бы происходили в природе."
Исследование также будет интересно судоходной отрасли.
Биообрастание — скопление морских обитателей на корпусах судов — увеличивает сопротивление судов и обходится мировой промышленности примерно в 7 долларов.5 миллиардов в год израсходованного топлива.
Другие последствия включают перемещение инвазивных видов по всему миру и увеличение выбросов парниковых газов.