Hvordan muslinger laver en kraftig undervandslim

Muslingernes skæg (som kogene fjerner, før de tilberedes) består af byssaltråde og bruges til at hjælpe med at holde muslingerne bundet på plads. For enden af hver tråd er en skiveformet plak, der fungerer som en undervandslim. Limens usædvanlige kvaliteter og byssaltrådene har interesseret mennesker siden oldtiden, når trådene af visse arter blev vævet til luksuriøse baretter, punge, handsker, og strømper. For nylig, forskere har udviklet undervandslim og kirurgiske lim, der er inspireret af byssal -trådkemi. Identifikationen af de mekanismer, der er involveret i oprettelsen af limen, bør fremme arbejdet på dette område. Kredit:Tobias Priemel

Blå muslinger ( Mytilus edulis ) bruger deres dage på at blive omsluttet af bølger, der styrter. De formår at blive bundet til klipperne eller deres medmuslinger takket være en yderst effektiv undervandslim, de producerer. Fordi det er så udfordrende at opnå vedhæftning i nærvær af vand, forskere, der er interesserede i at producere effektive klæbemidler til brug i våde miljøer (f.eks. til kirurgiske eller tandbehandlinger) har henvendt sig til muslinger for inspiration. I et papir, der blev offentliggjort i dag i Videnskab, et McGill -ledet internationalt forskerhold rapporterer, at efter et årti med arbejde i området, det er lykkedes at afdække de cellulære mekanismer, hvormed muslinger fremstiller undervandslim.

"Den specifikke mekanisme, hvormed muslinger producerer deres klæbemiddel, har været indhyllet i mystik indtil nu, fordi alt sker skjult for øjnene inde i muslingefoden, siger Tobias Priemel, den første forfatter på papiret, en ph.d. studerende i Harrington Lab, hvem har arbejdet med denne forskning i de sidste syv år, oprindeligt som kandidatstuderende i Tyskland. "For at forstå de involverede mekanismer anvendte vi avancerede spektroskopiske og mikroskopiske teknikker og udviklede en eksperimentel tilgang, der kombinerede flere avancerede og grundlæggende metoder fra hele biokemi, kemi, og materialevidenskab. "

Muslinger laver lim på 2-3 minutter

Ved at indsamle information på et subcellulært niveau, forskerne opdagede, at inden for muslingefoden, der er kanaler i mikronstørrelse (i diameter fra 1/10 til menneskehårets fulde bredde), som transporterer de stoffer, der samles for at lave limen. Kondenserede væskeproteiner i små sække (vesikler) udskilles i kanalerne, hvor de blandes med metalioner (jern og vanadium, taget fra havvand). Metalionerne, som også opbevares i små vesikler, frigives langsomt i en omhyggeligt tidsbestemt proces, til sidst hærde (eller hærde) det flydende protein til en fast lim.

I den første del af videoen, du ser en havmusling, der producerer de byssaltråde og limplader, den bruger til at forankre sig til klipper og andre muslinger i de tidevandszoner, hvor den lever. Den anden del af videoen bruger en mikro-CT-scanning (svarende til de CT-scanninger, folk får på hospitaler) til at kigge inde i muslingefoden, det specialiserede organ, der producerer limen. I grønt kan du se den region, hvor proteinerne til limen produceres og opbevares, og i blåt kan du se de kanaler, der transporterer disse proteiner til spidsen af muslingefoden, hvor de blandes med metalioner for at danne limen. Kredit:Tobias Priemel

Akkumulering og brug af vanadium er især interessant, da kun få andre organismer er kendt for at hyperakkumulere vanadium. Forskerne mener, at det spiller en vigtig rolle i hærdningen af limen og arbejder videre på dette område.

"Muslinger kan lave deres undersøiske klæbemiddel inden for 2-3 minutter ved at blande metalioner med de flydende proteiner, "forklarer Matthew Harrington, en lektor i McGills kemiafdeling og seniorforfatteren på papiret. ”Det er et spørgsmål om at samle de rigtige ingredienser, under de rigtige betingelser ved hjælp af den rigtige timing. Jo mere vi forstår om processen, de bedre ingeniører vil senere kunne tilpasse disse koncepter til fremstilling af bioinspirerede materialer. "

Undersøgelsen "Mikrofluid-lignende fremstilling af metalionhærdede bioadhæsiver af muslinger" er offentliggjort i Videnskab .

Sidste artikelGenbrugsbeton og CO₂ fra luften blev til et nyt byggemateriale

Næste artikelElastisk polymer, der er både stiv og hård, løser mangeårige problemer