Наблюдая за мидиями, ученые придумали, как сделать подводный клей
Секрет клея, эффективного в водной среде, раскрыли ученые, наблюдавшие за мидиями в течение десятилетия. Об этом 7 октября пишет издание Science Daily.
Голубые мидии (Mytilus edulis) целыми днями сталкиваются с грохотом волн. Им удается оставаться прилипшими к камням или своим собратьям-мидиям благодаря высокоэффективному подводному клею, который они производят.
Поскольку достижение адгезии в присутствии воды является настолько сложной задачей, ученые, которые заинтересованы в создании эффективных клеев для использования во влажных средах (например, для хирургического или стоматологического лечения), обратились к мидиям в качестве источника вдохновения.
В статье, опубликованной в Science, международная исследовательская группа Макгилла сообщает, что после десятилетия работы в этой области ей удалось раскрыть клеточные механизмы, с помощью которых мидии производят подводный клей.
«Конкретный механизм, с помощью которого мидии производят клей, до сих пор оставался тайной, потому что все происходит скрыто от глаз внутри ножки мидии», — говорит Тобиас Приемель, первый автор статьи, аспирант лаборатории Харрингтона, работал над этим исследованием в течение последних семи лет, первоначально будучи студентом магистратуры в Германии.
«Чтобы понять задействованные механизмы, мы применили передовые спектроскопические и микроскопические методы и разработали экспериментальный подход, который объединил несколько передовых и базовых методологий из биохимии, химии и материаловедения».
Собирая информацию на субклеточном уровне, исследователи обнаружили, что внутри ножки мидии есть каналы микронного размера (диаметр от 1/10 до полной ширины человеческого волоса), через которые проходят вещества, которые собираются вместе, чтобы образовать клей.
Конденсированные жидкие белки в крошечных мешочках (пузырьках) секретируются в каналы, где они смешиваются с ионами металлов (железа и ванадия, взятых из морской воды). Ионы металлов, которые также хранятся в небольших пузырьках, медленно высвобождаются в тщательно рассчитанном по времени процессе, в конечном итоге превращая (или затвердевая) жидкий белок в твердый клей.
Накопление и использование ванадия особенно интересно, так как известно, что лишь несколько других организмов гипераккумулируют ванадий. Исследователи считают, что он играет важную роль в затвердевании клея, и продолжают работать в этой области.
«Мидии могут образовывать свой подводный клей в течение 2–3 минут, смешивая ионы металлов с жидкими белками», — объясняет Мэтью Харрингтон, доцент химического факультета Макгилла и старший автор статьи.
«Это вопрос объединения правильных ингредиентов в правильных условиях и в правильное время. Чем больше мы понимаем процесс, тем лучше инженеры позже смогут адаптировать эти концепции для производства биологических материалов».
