Канадские ученые раскрыли тайну силы крепления морских мидий к поверхностям
Исследование нитевидного крепления — биссуса, которое обеспечивает морским мидиям как прочную фиксацию на различных поверхностях, так и возможность быстрого открепления от нее при возникновении угрозы, выполнила команда химиков из Университета Макгилла, сообщает 1 декабря сайт новостей науки EurekAlert со ссылкой на пресс-службу университета.
Сделанное учеными открытие метода контроля механического взаимодействия между живыми и неживыми тканями может стать прологом к созданию новых биоимплантатов, носимых датчиков состояния организма человека и многих других медицинских приложений.
Проблема создания прочных, но быстроразъединяющихся соединений между живыми и неживыми тканями давно волнует биоинженеров. В поисках ее решения у живой природы исследователи под руководством ученых из Университета Макгилла обратились к биссусу морских мидий.
Биссус, множество внеклеточных коллагеновых нитей, прикрепляется к каменистым поверхностям с помощью специального клея, при этом другой конец, называемый корнем стебля биссуса, закрепляется в мягких живых тканях мидии. Эту область контакта между живой тканью и неживым корнем стебля биссуса называют биоинтерфейсом. Именно она стала направлением работы заведующего кафедрой исследований в области зеленой химии, профессора университета Макгилла Мэтью Харрингтона.
«До настоящего времени было непонятно, как биоинтерфейс корня стебля биссуса может быть достаточно сильным, чтобы противостоять постоянным ударам волн, но при этом внезапно высвобождаться мидией по желанию, — пояснил Харрингтон выбор предмета исследования. — Казалось, что мидия каким-то образом может контролировать эту силу».
Проведенное междисциплинарное исследование помогло установить, что корень стебля разделяется примерно на 40–50 пластинок, известных как ламели, которые, сцепляясь с живой тканью, создают невероятно прочное соединение.
«Самым большим сюрпризом является то, что эта сила может быть снижена за счет пульсирующих движений миллиардов крошечных волосоподобных ресничек на поверхности живой ткани. Движение ресничек находится под контролем нейротрансмиттеров серотонина и дофамина, что и позволяет быстро высвободить весь корень стебля по требованию», — рассказал Харрингтон.
Открытие канадских ученых особенно интересно биомедицинским инженерам и ученым-материаловедам, разрабатывающим биоимплантаты, носимые датчики, интерфейс «мозг-компьютер» и другие приложения.
«Биоинтерфейс корня стебля не похож ни на что, что можно увидеть в искусственных материалах, и может стать важным источником вдохновения для биоинтерфейсов следующего поколения, — отметил Харрингтон. — Поскольку дальнейшие достижения медицины будут зависеть от новой конструкции биоинтерфейса, эти результаты могут оказать влияние на здоровье человека в будущем».
Результаты исследования были представлены в статье «Сильнодействующий биоинтерфейс у мидий с быстрым высвобождением, обусловленным серотонинергической адгезией на основе ресничек», опубликованной в журнале Science.
