Galingi nauji povandeniniai klijai, įkvėpti interjero ir midijų

Orlaivio modelis, sumontuotas šilko klijais. Autorius: Marco Lo Presti, Tufts universitetas

Šilko baltymai sudarė panašius pluoštus, kuriuos naudoja jūrų gyviai, susietus ir sudėtingą geležį.

Jei kada nors bandėte nupjauti midiją iš valties arba štangą iš valties dugno, suprasite, kad mes galėtume daug išmokti iš gamtos, kad išmoktume pagaminti stiprius klijus. Tuftso universiteto inžinieriai išleido leidimą ir dabar pranešė apie naujo tipo klijus, įkvėptus šių užsispyrusių vėžiagyvių, pritvirtintų prie žurnalo. Pažangus mokslas.

Pradedant šilko baltymų pluoštu, gautu iš šilkaverpių, jie sugebėjo pakartoti pagrindinius žarnyno ir midijų klijų bruožus, įskaitant baltymų gijas, cheminį sujungimą ir jungimąsi su geležimi. Rezultatas yra stiprus netoksiškas skonis, kuris nusausėja ir gerai veikia po vandeniu, kai džiūsta ir yra stipresnis nei dauguma rinkoje esančių sintetinių klijų.

“Be to, kad mūsų sukurti junginiai yra geresni po vandeniu nei dauguma šiandien prieinamų klijų, šis stiprumas pasiekiamas naudojant daug mažesnius medžiagos kiekius”, – sakė Fiorenzo Omenetto, Franko C. Dvigubo tufto inžinerijos mokyklos inžinerijos profesorius, Tufts Silklab. kur buvo sukurta medžiaga ir atitinkamų tyrimų autorius. “Kadangi medžiaga gaminama iš ekstrahuotų biologinių šaltinių, o chemikalai yra geri – išgaunami iš gamtos ir iš esmės išvengiant sintetinių pakopų ar lakiųjų tirpiklių naudojimo, ji taip pat gali turėti pranašumų gaminant.”

„Silklab“ „įgulos klijai“ sutelkė dėmesį į keletą pagrindinių elementų, kuriuos galima pakartoti vandens klijuose. Midijos išskiria ilgus lipnius siūlus, vadinamus byssus. Šios išskyros yra polimerai, įterpti į paviršius ir chemiškai susieti, kad sustiprintų ryšį. Baltymų polimerai yra sudaryti iš ilgų grandinių amino rūgštys vienas – dihidroksifenilalaninas (DOPA), kuriame yra aminorūgštis katecholis rūgštis kurį galima kirsti kitomis stygomis. Midijos prideda dar vieną specialų ingredientą – sudėtingą geležį -, kuris padidina vidaus organų tvirtumą.

Sėklidės išskiria kietą cementą, susidedantį iš baltymų, susidariusių ant polimerų, pritvirtintų prie paviršių. Barnacle cemento polimerų baltymai sulenkia aminorūgščių grandines į beta lakštus: tai yra zig-zag išdėstymas, suteikiantis plokščius paviršius ir daugybę galimybių suformuoti stiprius vandenilio ryšius su kito polimero baltymu arba polimero gijos paviršiumi. laikosi.

Įkvėpta visų šių gamtoje naudojamų molekulinio sujungimo triukų, Omenetto komanda ėmė dirbti juos daugindama ir naudodama jų specializaciją šilko fibrino baltymo, išgauto iš šilkaverpių kokonų, chemijoje. Šilko miomos turi daugybę akmens cemento baltymų formos ir rišamųjų savybių, įskaitant galimybę surinkti didelius beta lakštų paviršius. Mokslininkai pridėjo polidopaminą, atsitiktinį dopamino polimerą, kertantį katecholą per visą jo ilgį, lygiai taip, kaip midijos jį naudoja rišikliams kryžminti. Galiausiai sukibimo stiprumas žymiai pagerėja sukietėjus klijai geležies chloridu, kuris užtikrina ryšius katecholiuose, kaip ir natūraliuose lipniuose midijose.

“Šilko fibroino, polidopamino ir geležies derinys sujungia tą pačią rišimosi ir kryžminimo hierarchiją, dėl kurios šie veršelių ir midijų klijai tampa tokie stiprūs”, – sakė Marco Lo Prestik, podoktorantas ir pirmasis tyrimo autorius Omenetto laboratorijoje. . – Mes galų gale turėjome klijų, kurie mikroskopu atrodo kaip savi.

Norint, kad klijai galėtų būti panardinti ir dirbti esant 2,4 MPa (megapaskalams; 350 kvadratinių colių coliui coliui) jėgoms, būtina gauti tinkamą rūgščių sąlygų mišinį, kad būtų galima išgydyti šilko fibroiną, polidopaminą ir geležies jonus. Tai geriau nei dauguma esamų eksperimentinių ir komercinių klijų ir yra šiek tiek žemesnė už stipriausius povandeninius klijus, esant 2,8 MPa. Šis klijai turi papildomą pranašumą, kad yra netoksiškas, pagamintas iš natūralių medžiagų, ir norint pasiekti šį ryšį, reikia tik 1-2 mg kvadratiniame colyje – tai tik keli lašai.

„Tikėtinas saugumo, konservatyvaus medžiagos naudojimo ir padidėjusio stiprumo derinys rodo potencialų tinkamumą naudoti daugelyje pramonės ir jūrų reikmėms ir taip pat gali būti tinkamas vartotojams, pavyzdžiui, modelių kūrimui ir naudojimui namuose“, – sakė kolegė profesorė Gianluca Farinola. Apie Bario Aldo Moro universiteto tyrimus ir „Tufts“ biomedicinos inžinerijos profesorių. “Tai, kad šilko fibroinas jau buvo naudojamas kaip biologiškai suderinama medžiaga medicininei paskirčiai, verčia mus nagrinėti ir šias programas”, – pridūrė Omenetto.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

36 Nykštukų galaktikos kartu buvo „Naujųjų žvaigždžių kūdikių bumas“

„Rutgers“ išvados nėra skirtos ginčyti dabartinių idėjų apie galaktikų atsiradimą ir gali padidinti mūsų supratimą apie visatą. Kreditas: Rutgerso universitetas, Naujasis Bransvikas Stebina tai, kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.