Секретом невероятной силы, с которой плющ удерживается на опоре, оказались гликопротеиновые наночастицы. Ученые продемонстрировали механизм, который обеспечивает надежное закрепление растения – и создали «суперклей», действующий на тех же принципах. Результаты работы опубликованы журналом PNAS.

Вьющийся плющ (Hedera helix) закрепляется на деревьях и стенах домов так прочно, что отделить его порой удается лишь с кусками опоры. Эта способность интриговала еще Чарльза Дарвина, который более 130 лет назад связал ее с выделяемым растением желтоватым «клеем». В 2008 г. Минцзюнь Чзан (Mingjun Zhang) с коллегами рассмотрели этот состав под электронно-силовым микроскопом, обнаружив, что он представляет собой коллоидный раствор органических наночастиц. Однако лишь теперь Чзану и его команде удалось выяснить механизмы работы этого растительного «суперклея».

Культивируя плющ в лаборатории, ученые подтвердили, что основу адгезивного вещества действительно составляют сферические наночастицы диаметром около 70 нм (в сухом очищенном виде; в водном растворе они «разбухают» примерно до 110 нм), а также пектины. Специфическое окрашивание позволило установить, что наночастицы сложены гликопротеинами семейства AGP – белковыми молекулами, соединенными с остатками полисахарида арабиногалактана.

Yujian Huang et al., 2016.

Раствор наночастиц обладает низкой вязкостью и легко проникает в неровности и микротрещины поверхности, а высыхая, застывает на месте. Молекулы AGP и пектинов несут отрицательные заряды, однако при посредничестве присутствующих в растворе ионов Ca²⁺ сближаются за счет электростатических сил, а затем формируют прочные ковалентные связи друг с другом. В результате на неровной поверхности субстрата образуется надежный матрикс наночастиц, связанных цепями пектинов.

Yujian Huang et al., 2016

Чзан с соавторами подтвердили свои выводы, получив упрощенный искусственный аналог секрета плюща – раствор очищенных AGP-наночастиц с добавлением пектинов и катионов кальция, – который также продемонстрировал отличные адгезивные свойства. Ученые уверены, что более совершенные вещества, использующие тот же принцип, найдут широкое применение и в промышленности, и в медицине, и в оборонных технологиях.

Автор: Роман Фишман