Sea Life بینش جدیدی در مورد چسب های زیر آب ارائه می دهد

چسب های زیر آب به طور گسترده در زمینه پزشکی استفاده می شود و به بهبود و درمان بدن انسان کمک می کند – یک محیط بسیار مرطوب. محققان در تلاش برای طراحی مواد ضد آب قوی تر، از چسب های طبیعی تولید شده توسط موجودات زنده در دریا استفاده کرده اند.

ابزاری برای بقا برای زندگی دریایی

حفظ ثبات در میان شرایط سخت اقیانوس اغلب یک کار چالش برانگیز برای موجودات است. از کشش جزر و مد گرفته تا برخورد امواج، گونه های دریا به طور مداوم در معرض جریان های متغیر اقیانوس قرار می گیرند. برای برخی از موجودات، کلید مقاومت در برابر این تلاطم و فشار از طریق تولید چسب های زیر آب است.

به عنوان مثال صدف ها را در نظر بگیرید. این موجودات ابتدا با دراز کردن بخشی از پای خود به خارج از پوسته خود، نخ های نازک و کششی ایجاد می کنند. سپس صدف تکه‌ای گوشت را از پایی که سطح آن را لمس می‌کند می‌گیرد و آن را به شکل لوله در می‌آورد. پروتئین هایی که به عنوان پپتیدها و سایر مواد تشکیل دهنده شناخته می شوند، برای ایجاد الیاف به داخل لوله تخلیه می شوند، که سپس باعث واکنش شیمیایی می شود که مواد داخل لوله را نامحلول می کند.

صدف نمونه ای از موجودات دریایی است که چسب های طبیعی زیر آب تولید می کند.
صدف ها چسب های طبیعی تولید می کنند تا خود را در برابر فشار جریان اقیانوس زمین نگه دارند. تصویر توسط منطقه جنوب شرقی خدمات ماهی و حیات وحش ایالات متحده. دارای مجوز Creative Commons Attribution 2.0، از طریق Wikimedia Commons .

برای کرم قلعه شنی، چسب واقعا دنیای خود را کنار هم نگه می دارد. این موجودات که در سواحل کالیفرنیا یافت می شوند، یک چسب چسبنده از اندامی روی سر خود تولید می کنند و از آن برای ساختن لوله ای که در آن زندگی می کنند استفاده می کنند. این لوله از قطعات کوچک شن و پوسته تشکیل شده است که به هم چسبیده اند. پروتئین‌های با بار مخالف در چسب، پیوندهای چسب را ایجاد می‌کنند و مایعی متراکم‌تر از آب را تشکیل می‌دهند. ایجاد پیوندهای قوی منجر به ایجاد لوله ای می شود که می تواند در زیر آب دست نخورده بماند و پناهگاهی برای کرم فراهم می کند.

عکس کرم قلعه شنی.
کرم‌های قلعه شنی از چسب‌های طبیعی برای ساختن لوله‌ای استفاده می‌کنند که پناهگاهی برای آنها فراهم می‌کند. تصویر توسط فرد هیز برای دانشگاه یوتا. دارای مجوز Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0، از طریق Wikimedia Commons .

این باعث شد تا محققان به این فکر کنند – آیا می توان اجزای این چسب های طبیعی را به شکل مصنوعی برای ساخت چسب های قوی تر زیر آب تکرار کرد؟ پاسخ بله است.

از طبیعی تا مصنوعی: چسب های زیر آب

با شناخت پتانسیل این چسب های طبیعی، یک تیم تحقیقاتی در MIT چسب ضد آب بر اساس پروتئین های پای صدف تولید کردند . برای ساخت این ماده، از یک باکتری مهندسی شده برای ایجاد یک ماده هیبریدی متشکل از پروتئین صدف و یک پروتئین باکتریایی که در بیوفیلم ها یافت می شود، استفاده شد. ترکیبی از پروتئین‌های طبیعی چسبنده صدف و لایه‌های لزج تشکیل‌شده توسط باکتری‌ها منجر به یک چسب قوی در زیر آب شد – چسبی حتی قوی‌تر از صدف‌ها.

این ماده هیبریدی که دارای ساختار معمولی اما انعطاف پذیر است، به شدت به سطوح خشک و مرطوب متصل می شود. علاوه بر استفاده بالقوه در تعمیر کشتی، این چسب مصنوعی به عنوان روشی ممکن برای بهبود زخم ها و برش های جراحی نیز مورد توجه قرار گرفته است.

در دانشگاه یوتا، محققان دپارتمان مهندسی زیستی پلیمرهای مصنوعی ساختند که از ترکیب شیمیایی چسب‌های تولید شده توسط کرم قلعه شنی تقلید می‌کنند . پلیمرها شارژ می شوند و به طور خود به خود به هم می پیوندند و یک “سیال غیر قابل امتزاج با آب” را تشکیل می دهند. چسب مصنوعی با آب مخلوط نمی شود و در نتیجه متورم نمی شود. این پلیمر همچنین به دلیل استحکام و همچنین ارزان بودن نسبی آن مورد توجه قرار گرفت.

در حالی که این تحقیق خاص بر روی استفاده از چسب در درمان پارگی‌های غشای جنین تمرکز داشت، مطالعات اضافی نیز استفاده از چسب‌های مشابه را در ترمیم بافت قلب و استخوان‌های شکسته تشخیص داده‌اند.

گام های بعدی در تحقیق

محققان با استفاده از چسب های طبیعی ایجاد شده توسط ارگانیسم های موجود در دریا، راه را برای توسعه چسب های زیر آب مطمئن تر هموار کرده اند. با آزمایش های قبلی که با موفقیت روی حیوانات انجام شده است، تحقیقات آینده به دنبال ایجاد این کار اساسی و اطمینان از ایمنی چنین موادی در بدن انسان است. با استفاده گسترده از آن در زمینه پزشکی، افزودن مولفه هایی برای اطمینان از کنترل عفونت ها نیز منطقه مورد توجه محققان خواهد بود.