Когда упоминаются мидии, на ум может прийти хорошая тарелка мул-фри, но некоторые двустворчатые моллюски более противны, чем вкусны. Десятки видов мидий, живущих как в пресной, так и в соленой воде, представляют собой огромную неприятность, известную тем, что упрямо прилипает к скалам, пирсам и лодкам и путешествует автостопом в новые места. Но новый обзор исследований в журнале Matter предполагает, что вещь, которая делает мидий настолько безумными, - их сила сцепления - может иметь все виды применений в технике.
На самом деле, Сьюзи Нельсон из NPR сообщает, что способность мидий прилипать под водой настолько впечатляет, что она породила целую область исследований, называемую химией, вдохновленной мидиями. Исследователи проанализировали недавние достижения, вдохновленные двустворчатыми моллюсками, и обнаружили, что липкость мидий может иметь самые разные применения, включая очистку от разливов нефти, очистку воды и создание универсальной эритроцита.
Почему мидии так хорошо цепляются за камни и гребные винты? Согласно пресс-релизу, эта сила прилипания исходит от тонких нитей биссуса, нитей, которые они используют, чтобы цепляться за камни, и их часто называют «бородой» мидии. В этих нитях используется аминокислотная группа, называемая дигидроксифенилаланин, или ДОФА, которая использует несколько химических приемов, таких как водородные связи, которые позволяют ей образовывать сверхплотную связь со всеми видами субстратов.
На основе этих нитей химики разработали искусственную версию адгезива для мидий под названием полидопамин или КПК. И это то, для чего инженеры находят новые применения.
Соавтор исследования Сет Дарлинг, директор Центра молекулярной инженерии в Аргоннской национальной лаборатории, например, экспериментировал с КПК для очистки тяжелых металлов от воды, потому что соединение отталкивает заряженные частицы и привлекает воду, сообщает Нельсон из NPR . Подстройка материала может также выполнять аналогичные функции очистки с помощью органических загрязнителей, патогенных микроорганизмов и разливов нефти, что было проверено в небольших масштабах.
«Если вы поместите водонефтяную смесь против этой мембраны, масло будет самопроизвольно проходить через поры, и вода останется позади», - говорит Дарлинг.
Согласно пресс-релизу, группа ученых в Китае также использует этот материал для разработки универсальной красной кровяной клетки, которую можно использовать для всех, независимо от группы крови. Покрытие, созданное на основе мидийного клея, нанесенного на клетки крови, по существу скрывает его от иммунной системы организма, которая обычно атакует несовместимые клетки крови. Материал также может найти применение в производстве солнечного пара, когда солнечный свет превращает воду в пар. Этот процесс можно использовать для дистилляции и стерилизации воды, а также для производства электроэнергии.
Инженер-химик из Джорджии Блер Бреттманн, который не принимал участия в исследовании, говорит Нельсону, что потенциальные возможности очистки воды являются захватывающими, и материалы могут также привести к таким вещам, как медицинские клеи, которые могут оставаться липкими во влажной среде.
Но по-прежнему существуют серьезные препятствия на пути к вдохновенному мидиями будущему, говорит соавтор Хао-Чен Янг, инженер из Университета Сунь Ятсена.
«Несмотря на простоту и эффективность, все еще существуют некоторые ограничения», - говорит Ян. «Щелочные условия обычно необходимы для осуществления полимеризации дофамина, поэтому его нельзя применять к материалам, которые являются нестабильными в щелочных условиях. Кроме того, осаждение PDA является трудоемким процессом - требуются десятки часов, чтобы сформировать однородное покрытие на большинстве поверхностей материала ».
Также возможно, что часть силы прилипания мидий связана с тем, что они образуют плотные колонии - агрегация моллюсков может объединять определенные аминокислоты, чтобы сделать колонию еще более липкой. В статье исследователи утверждают, что дофамин является дорогостоящим в производстве, поэтому они предлагают ученым, изучающим материалы, глубже изучить такие растительные соединения, как дубильная кислота.
Другими словами, еще многое предстоит узнать о липкости мидий, прежде чем моллюски сорвутся с наших тарелок и попадут в биоинженерное будущее.
