Автор: Dmytro_Kikot. Когда-то давно по ТВ крутили «креативную» рекламу суперклея. Основной фишкой в ней был мужчина, чьи ботинки были приклеены к потолку и спокойно держали его в подвешенном состоянии. Это необычное зрелище плюс уверенный голос диктора, рассказывающего о невероятной «силе» рекламируемого продукта, внушали потенциальному покупателю вполне ожидаемую мысль — купить.

Меня же всегда смущало одно — радостное выражение лица этого новоявленного Бэтмена: кто-то присобачил его к потолку, а он радуется. В общем, странная реклама, очевидно гиперболизирующая свойства продукта в угоду повышения его продаж.

Однако адгезивный материал способный на такое был бы крайне полезен во многих отраслях, посему многие ученые пытаются из года в год создать все более «липкий» клей. Так ученые из университета Тафтса (США) в попытках создать новый тип клея обратились за вдохновением к морским обитателям. Новость об этом исследовании уже была, но мы, как обычно, рассмотрим его подробнее.

Какие именно существа вдохновляют на мысли о клее, как именно их физиология и биохимия помогли в разработке адгезивного материала, и насколько клейкий такой клей? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

В водах морей и океанов полно не только снующих туда-сюда рыб и млекопитающих, но и существ, предпочитающих сидеть на одном месте и не двигаться без особой на то причины. На первый взгляд это кажется весьма простой задачей — достаточно какой-то присоски, плоской поверхности и вуаля — постоянное место жительства готово. Однако морская среда неоднородна: регион, глубина, течения, температура, соленость, и даже соседи могут тем или иным образом влиять на способность сидячих существ прикрепляться к поверхностям. Из менее очевидных, но не менее важных аспектов, стоит отметить химический состав воды.

Одним из самых именитых природных адгезивных материалов, применяемый в морской среде, является биссус, выделяемый некоторыми двустворчатыми моллюсками (например, мидиями). Биссус представляет собой полипептидное волокно, состоящее из адгезивных белков, специфически консервативных олигопептидов, богатых остатками лизина, гидроксипролина и дигидроксифенилаланина (ДОФА или DOPA от dihydroxyphenylalanine).

Биссус

У моллюска имеется биссусовая железа, выделяющая биссус, который застывает в воде и образует своеобразный корень, с помощью которого и происходит крепление к поверхности. Отодрать моллюска, полностью присоединившегося к поверхности, бывает крайне сложно.

Столь высокая адгезионная способность обусловлена механизмом адгезии, включающим катехиновые остатки L-DOPA, которые окисляются до реакционноспособных хиноновых фрагментов, дополнительно способствуя сшиванию с другими связанными с белками остатками, такими как амины и тиолы. Ученые считают, что окисление остатков (Остаток — структурная единица биополимера, состоящего из аминокислот и сахаров). L-DOPA требуется для когезии (Когезия — связь между одинаковыми молекулами (атомами, ионами) внутри тела в пределах одной фазы, т.е. взаимное притяжение одинаковых молекул.), возникающей за счет образования поперечных связей. А неокисленные остатки DOPA способствуют способности прикрепляться к разным поверхностям.

Баланусы.[image]

Помимо мидий необычайно крепкой хваткой обладают морские желуди (баланусы, Balanus), способные прикрепляться как к природным, так и к искусственным материалам. Клейкое вещество (иногда называемое цемент), выделяемое баланусами, основано на нерастворимых адгезивных нановолокнах, которые состоят из множества белковых компонентов с высоким содержанием β-листов (β-лист — форма регулярной вторичной структуры белков, состоящая из бета-цепей, связанных с боков двумя или тремя водородными связями, образуя слегка закрученные, складчатые листы). Этот цемент способен выдержать воздействие сильных кислот, органических растворителей, щелочей и даже температуры в 200 °C.

Клей баланусов богат амилоидоподобными β-листовыми доменами, которые организованы как очень компактные водородно-связанные структуры, ориентированные перпендикулярно основной оси полимера. Данные структуры очень стабильны и способны прилипать к любой поверхности.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые предложили объединить механизмы адгезии мидий и баланусов вида Cirripedia для создания клея, в основе которого будет композит, состоящий из регенерированного водного раствора фиброина шелка (SF от silk fibroin) и полидопамина (PDA от polydopamine).