Den klæbrige videnskab om undervandsklæbemidler

Muslinger klæber til sten på havbunden, til vandplanter, og – til sejlernes bestyrtelse – de kan koble ture fastgjort til søfartsfartøjer, uanset deres sammensætning:metaller, gummi, glas, træ og mere.

Men nutidens generende toskallede kan hjælpe forskere med at udvikle et nyt middel til at reparere et sår.

Forskere ved McKelvey School of Engineering ved Washington University i St. Louis har replikeret muslingens klæbrige protein og arbejder nu på at forbedre det til daglig brug. Den stærke, undervandsklæbemiddel kan have mange anvendelser, det kunne endda hjælpe med at rette op på netop de både, der nu er plaget af bløddyrene.

"De fleste syntetiske lime virker ikke på våde overflader, men muslingefodsproteiner (Mfp) kan klæbe til overflader selv under vandet, " sagde Fuzhong Zhang, lektor i energi, miljø- og kemiteknik. "Denne unikke egenskab gør Mfp velegnet til mange applikationer, fra undervandsreparation til biomedicinsk lim. Med yderligere ingeniørarbejde, en MFP-lim kan bruges til at hele sår, eller måske endda for at erstatte suturer."

Zhang har modtaget en $502, 034 tilskud fra Office of Naval Research for at forbedre deres oprindelige succes, mikrobielt fremstillede undervandsklæbemidler, der er stærkere end dem, der skabes naturligt af muslinger.

Forskning i Zhang-laboratoriet fokuserer på konstruktion af mikrober til at producere vedvarende materialer og kemikalier med ønskede egenskaber, et felt kaldet syntetisk biologi. Et eksempel på hans teams arbejde omfatter ingeniørbakterier, der producerede syntetisk edderkoppesilke lige så stærk og sej som naturlige edderkoppesilkefibre. Til klæbende proteiner, i forskning offentliggjort i slutningen af ​​2018, hans team viste, at syntetiske proteiner fremstillet af manipulerede bakterier kan være endnu mere klæbende end naturlige Mfps, når de bruges under vand.

Kraften ved syntetisk biologi er, at forskere kan finjustere egenskaben af ​​proteinmaterialer ved at manipulere deres genetiske koder. "Vi kan ændre en parameter hver gang, " sagde Zhang. For eksempel, længden af ​​en kæde af Mfp5. "Hvis med en stigning på én parameter, vi ser vedhæftningen bliver bedre og bedre, så kan vi sige, 'OKAY, denne parameter er i stand til at øge vedhæftningen, '" han sagde.

Det viser sig, det er præcis, hvad holdet har fundet:da Mfp-proteinkæden blev gjort længere, dens undervandsadhæsion var stærkere end den med naturlig kædelængde.

Denne tilgang kunne give dem mulighed for at udforske mange ukendte mekanismer, der kontrollerer undervandsadhæsion, parameter for parameter. "Forståelse af mekanismen ved syntese har potentialet til at føre til yderligere forbedringer i vedhæftning, eller forbedre andre limegenskaber." sagde Zhang. "Generelt, vi forsøger at forstå mekanismen ved hjælp af syntetisk biologi ved at producere og teste materialerne."