Forskning i edderkoppelim løser klæbrige problemer

Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor maling skræller af væggen under sommerens høje luftfugtighed? Det er samme grund til, at bandager adskiller sig fra huden, når vi bader eller svømmer.

Grænsefladevand, som det er kendt, danner et glat og ikke -klæbende lag mellem limen og den overflade, den skal klæbe til, forstyrrer dannelsen af ​​klæbende bindinger mellem de to.

At overvinde virkningerne af grænsefladevand er en af ​​udfordringerne for udviklere af kommercielle klæbemidler.

For at finde en løsning, forskere her på University of Akron leder efter et af de stærkeste materialer, der findes i naturen - edderkoppesilke.

'Naturens bedste lim'

Den klæbrige lim, der dækker silketrådene på edderkoppespind, er en hydrogel, hvilket betyder, at den er fuld af vand. Man skulle tro, derefter, at edderkopper ville have svært ved at fange bytte, især under fugtige forhold - men det gør de ikke. Faktisk, deres klæbrige lim, som har været genstand for intensiv forskning i årevis, er en af ​​de mest effektive biologiske lim i hele naturen.

Så hvordan er edderkoppelim i stand til at klistre under meget fugtige forhold?

Dette spørgsmål blev genstand for undersøgelse af UA -kandidatstuderende Saranshu Singla, Gaurav Amarpuri og Nishad Dhopatkar, der har arbejdet med Dr. Ali Dhinojwala, midlertidig dekan for College of Polymer Science and Polymer Engineering, og Dr. Todd Blackledge, professor i biologi i programmet Integrated Bioscience. Begge professorer er hovedforskere i UA's Biomimicry Research Innovation Center (BRIC), som har specialiseret sig i at efterligne biologiske former, processer, mønstre og systemer til løsning af tekniske udfordringer.

Holdets resultater, som kan give fingerpeg om at udvikle stærkere kommercielle klæbemidler, kan læses i et papir, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

Overvinder fugtighed

Singla og hendes kolleger satte sig for at undersøge hemmeligheden bag succesen med den almindelige orb -edderkop (Larinioides cornutus). Hvordan overvinder den den primære hindring for at opnå god vedhæftning under de fugtige forhold, hvor der kan være vand mellem limen og måloverfladen?

For at undersøge de involverede processer, holdet tog orb edderkoppelim, sæt det på safirunderlag, undersøgte det derefter ved hjælp af en kombination af grænsefladesensitiv spektroskopi og infrarød spektroskopi.

Edderkoppelim består af tre elementer - to specialiserede glykoproteiner, en samling af lavmolekylære masse organiske og uorganiske forbindelser (LMMC'er), og vand. LMMC'erne er hygroskopiske (vandtrækkende), som holder limen blød og klæbrig til at klæbe.

Singla og hendes team opdagede, at disse glycoproteiner fungerer som primære bindemidler til overfladen. Glycoproteinbaserede lim er blevet identificeret i flere andre biologiske lim, såsom svampe, alger, kiselalger, havstjerner, sticklebacks og engelsk vedbend.

Men hvorfor forstyrrer vandet i edderkoppelim ikke klæbemidlet, som det gør med de fleste syntetiske klæbemidler?

Lovende resultater

LMMC'erne, holdet konkluderede, udføre en tidligere ukendt funktion for at spilde grænsefladevand, forhindrer svigt i klæbemidlet.

Singla og kolleger fastslog, at det er interaktionen mellem glycoproteiner og LMMC'er, der styrer klæbekvaliteten af ​​den producerede lim, med de respektive proportioner varierende på tværs af arter, dermed optimering af klæbemiddelstyrken til at matche den relative luftfugtighed i edderkoppens levested.

"De hygroskopiske forbindelser-kendt som vandabsorbere-i edderkoppelim spiller en tidligere ukendt rolle i at flytte vand væk fra grænsen, derved forhindre svigt i edderkoppelim ved høj luftfugtighed, "forklarede Singla.

Edderkoppelimens evne til at overvinde problemet med grænsefladevand ved effektivt at absorbere det er forskningens centrale fund, og den med måske det stærkeste udsigt til kommerciel udvikling.

"Forestil dig en maling, der er garanteret for livet, kom regn eller skinne, "Bemærkede Singla.

Alt takket være din venlige nabolag edderkoppelim.