Почему дрейссены так липки? Исследование может привести к новым промышленным покрытиям и медицинским адгезивам

Исследователи из Университета Торонто годами изучают инвазивных дрейссен (zebra mussels) и квагг (quagga mussels), чтобы решить две противоположные задачи: предотвратить их прикрепление к инфраструктуре и создать новые биосовместимые клеи.

Двойной подход к проблеме

  • Проблема биообрастания: Моллюски, прибывшие в Великие озера из южной России и Украины в 1980-х годах, засоряют водозаборные трубы и днища судов. Учёные ищут материалы и покрытия, которые помешают им прикрепляться.
  • Возможность для медицины: Понимание механизма их прочного сцепления может помочь в создании нетоксичных биоразлагаемых клеев для хирургии или локальной доставки лекарств.

Измерение силы адгезии

Из-за микроскопических размеров биссусных нитей (несколько миллиметров в длину и толщиной с человеческий волос) команда разработала специальную методику. Используя тонкие пинцеты, цифровую камеру и силомер, они измерили усилие, необходимое для отрыва моллюска от поверхности.

Результаты:

  • Моллюски прочнее прикреплялись к стеклу (гидрофильный материал, подобный природным камням), чем к пластикам, таким как ПВХ или ПДМС (последний часто используется для защиты корпусов судов).
  • Значения адгезии были сопоставимы или даже превышали показатели других видов мидий, что указывает на уникальность их клеящего состава.

Анализ клеящего следа

Сканирующая электронная микроскопия остатков клея на поверхностях после отрыва показала, что на некоторых материалах остаётся тонкий белковый слой.

"Это показывает, что белки на границе раздела фаз очень сильно взаимодействуют с этими поверхностями даже во влажных условиях, чего не могут делать большинство синтетических адгезивов", — отмечает аспирант Кенни Кимминс.

Будущие направления

  1. Борьба с обрастанием: Совместно с профессором Беном Хаттоном команда разрабатывает поверхности, к которым моллюскам будет сложно прикрепиться, как более экологичную альтернативу химической обработке.
  2. Биомедицинские адгезивы: Учёные анализируют состав клея дрейссен, чтобы воспроизвести его свойства.

"У природы было несколько миллионов лет форы в проектировании высокоэффективных адгезивов, устойчивых даже во влажном состоянии. Если мы сможем этому научиться, мы, возможно, найдём решения лучше, чем те, что есть сейчас", — заключает профессор Илай Сон.