Forskere forklarer de unikke egenskaber ved hagfish slim

Hagfish er havfisk formet som ål, berømt for at frigive store mængder "slim", der udspiller sig, samles og udvider sig til det omgivende vand som reaktion på en trussel eller et rovdyrs angreb. Denne forsvarsmekanisme virker endda mod hajer ved effektivt at tilstoppe deres gæller eller kvæle dem.

Hagfish's succesfulde brug af sin forsvarsgel er bemærkelsesværdig, især fordi dyret ikke udøver nogen direkte kontrol over koncentrationen af ​​det slim, det emmer af i havvandet.

Gaurav Chaudhary, en doktorand i afdelingen for mekanisk videnskab og teknik ved University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC), vil præsentere sit arbejde med hagfish slim under det 88. årlige møde i The Society of Rheology, afholdes 12.-16. februar, i Tampa, Florida. Forskningen undersøger hagfiskens slimdannelse og de særlige egenskaber, der gør det muligt at samle den til en fast gel uden at opløses i det omgivende vand.

At gøre dette, Chaudhary og hans kolleger besøgte University of Guelph i Canada, hvor professor Doug Fudge har et stort lager af hagfish.

"Vi fik råslimateriale direkte fra levende fisk og kunne derefter producere vores egne slimprøver af forskellige koncentrationer, " sagde Chaudhary. Forskerne brugte et reometer, som måler reaktionen af ​​sådanne usædvanlige viskositetsvæsker på kræfter, at måle, hvordan slimet strakte sig og flød over tid og under forskellige forhold.

Forskerholdet, anført af Randy Ewoldt, en adjunkt, der driver Ewoldt Research Group ved UIUC, opdagede, at slimens faste og væske-lignende egenskaber forbliver "selvlignende" i en lang række koncentrationer. Det betyder, at selvom koncentrationen kan ændre sig dramatisk, gelens generelle struktur og egenskaber vil ikke.

"Gelen bliver stivere med koncentration, " sagde Ewoldt. Deres resultater viser også, at konsistensen i, hvordan slimet deformeres og flyder, eksisterer, fordi slimet har en lignende struktur i alle koncentrationer.

"Vi ved nu, at dette materiale, 10, 000 gange blødere end gelatine, er ikke bare et ultrablødt elastisk fast stof, som tidligere antaget, "Sagde Chaudhary." Snarere, den har meget interessante tidsafhængige egenskaber. Dens koncentrationsafhængige egenskaber er meget forskellige sammenlignet med mange andre biopolymer- eller syntetiske systemer. Sådanne egenskaber gør slim udpræget ideelt til samling under ukontrollerede forhold."

Slime har et utal af potentielle applikationer. For eksempel, det kan tilstoppe eller bremse lækager fra olieboringsudstyr, eller forsyne cellekulturer med et sparsomt netværk af fibrøse elementer, der kan tilbyde unikke vævsstilladsarkitekturer og endda understøtte 3-D cellekulturer.

"Vores fremtidige indsats vil fokusere på at få en bedre forståelse af mekanikken i slimens mikrostrukturelle niveau, "Sagde Chaudhary." Vi vil til sidst gerne udvikle materialer for at opnå lignende funktionalitet som sludder ved at bruge syntetiske komponenter, og videreudvikle ideer og metoder til bedre at konstruere materialet."