Klæbemiddel dannet af bispyt og blomsterolie kan danne grundlag for ny lim

Honningbier bruger timer hver dag på at samle pollen og pakke det i pæne bundter fastgjort til deres bagben.

Men alt det hårde arbejde kunne øjeblikkeligt fortrydes under et pludseligt regnvejr, hvis det ikke var for to stoffer, som insektet bruger til at holde pollen fast på plads:bispyt og blomsterolie.

Nu ser forskere ved Georgia Institute of Technology på denne blanding af ingredienser som en model for en bioinspireret lim på grund af dens unikke klæbende egenskaber og evne til at forblive klæbrig under en række forhold.

"En bi møder ikke kun våde og fugtige omgivelser, men også blæsende og tørre omgivelser, så dens pollenpellet skal modvirke disse variationer i luftfugtighed, mens den forbliver klæbet, " sagde J. Carson Meredith, en professor ved Georgia Tech's School of Chemical and Biomolecular Engineering. "At være i stand til at modstå den slags ændringer i luftfugtighed er stadig en udfordring for syntetiske klæbemidler."

I en undersøgelse offentliggjort 26. marts i tidsskriftet Naturkommunikation og sponsoreret af Air Force Office of Scientific Research, forskerne beskrev, hvordan disse to naturlige væsker arbejder sammen for at beskytte biens overskud, når den rejser tilbage til sit stade.

Den første komponent i limen er biens eget spytsekret, som belægger pollenkornene og lader dem hænge sammen. Bierne producerer de sukkerholdige sekreter, hovedingrediensen i honning, af nektar drikker de af blomsterne.

Den anden ingrediens er en plantebaseret olie, der dækker pollenkornene kaldet pollenkitt, som hjælper med at stabilisere nektarens klæbende egenskaber og beskytter den mod påvirkning af for meget eller for lidt fugt.

"Det virker på samme måde som et lag madolie, der dækker en pøl af sirup, " sagde Meredith. "Olien adskiller siruppen fra luften og sænker tørringen betydeligt."

Forskerne testede de klæbende egenskaber af biens lim ved at adskille den oliebaserede komponent fra den sukkerbaserede komponent og vurdere, hvor klæbrig nektaren forblev under forskellige fugtighedsforhold. Som forventet, efterhånden som fugtigheden steg og nektaren absorberede mere vand, dets klæbeegenskaber forringedes. Den samme effekt var gældende, når fugtigheden faldt, og nektaren tørrede ud. I mellemtiden under lignende forhold, nektar belagt med pollenkitt-olien forblev klæbrig på trods af ændringer i fugtigheden.

"Vi mener, at du kunne tage de væsentlige koncepter af dette materiale og udvikle et nyt klæbemiddel med et vandbarriere udvendigt olielag, der bedre kunne modstå ændringer i fugtigheden på samme måde, " sagde Meredith. "Eller potentielt ville dette koncept gælde for at kontrollere arbejdstiden for et klæbemiddel, såsom dets evne til at flyde og tid til at tørre eller hærde."

Forskerholdet, som omfattede Victor Breedveld, en lektor ved School of Chemical and Biomolecular Engineering, undersøgte også dynamikken af ​​bilimet.

"Vi ville gerne vide, hvis pollen kan forblive så fast knyttet til biens bagben, hvordan klarer bierne at fjerne det, når de vender tilbage til stadet, " sagde Meredith.

Svaret kan ligge i klæbemidlets en hastighedsfølsomme respons. Med andre ord, jo hurtigere kraft forsøger at fjerne den, jo mere ville den modstå.

"Dette er en egenskab ved kapillær adhæsion, som vi mener kunne udnyttes og skræddersyes til specifikke applikationer, såsom kontrol af bevægelse i mikroskopiske eller nanoskala enheder, inden for områder lige fra byggeri til medicin, " sagde Meredith.