Le cozze utilizzano un impressionante meccanismo adesivo subacqueo per ancorarsi saldamente a varie superfici, sfidando anche le forti correnti e le onde. Questo notevole adattamento consente loro di abitare un'ampia gamma di ambienti, dalle coste rocciose alle strutture sottomarine. La chiave della loro adesione risiede nell’intricata struttura delle loro proteine ​​adesive e nel modo unico in cui interagiscono con l’acqua. Ecco uno sguardo più da vicino alla scienza dietro l'adesione delle cozze:

1. Discussioni bissali :Le cozze secernono filamenti proteici specializzati chiamati fili bissali, che fungono da ancore. Questi filamenti sono composti principalmente da due proteine:proteina 1 pre-pro-piede (fp-1) e proteina 3 pre-pro-piede (fp-3).

2. Struttura delle proteine :Le proteine ​​Fp-1 e fp-3 hanno un'architettura molecolare unica costituita da una sequenza amminoacidica ripetuta nota come dominio di "coesione" o "collagene". Questo dominio è caratterizzato dalla presenza degli aminoacidi glicina, alanina e serina. La disposizione ripetitiva di questi amminoacidi fornisce stabilità strutturale e flessibilità ai fili bissali.

3. Strato di idratazione :Quando le cozze secernono i fili bissali, sono inizialmente idratate, cioè contengono una notevole quantità di acqua. Questo strato di idratazione svolge un ruolo cruciale nell'adesione. Le molecole d'acqua formano legami idrogeno con i gruppi polari presenti negli amminoacidi delle proteine. Questi legami idrogeno creano una forte forza adesiva tra i fili e la superficie a cui sono attaccati.

4. Reticolazione :La forza di adesione dei fili bissali è ulteriormente migliorata dalla reticolazione. Ciò si verifica quando gli aminoacidi cisteina e diidrossifenilalanina (DOPA) formano legami covalenti tra catene proteiche adiacenti. Questi collegamenti incrociati creano una rete robusta che rafforza le proprietà adesive dei fili.

5. Chimica della superficie :Anche le superfici a cui si attaccano le cozze svolgono un ruolo nel processo di adesione. Le cozze preferiscono superfici con carica negativa, come minerali come il carbonato di calcio (presente nelle rocce) o ossidi metallici. Le cariche positive sugli amminoacidi dei fili bissali interagiscono elettrostaticamente con le superfici caricate negativamente, rafforzando il legame.

6. Meccanismo di autoguarigione :Le cozze hanno una notevole capacità di riparare i fili bissali danneggiati. Se un filo si rompe, possono secernere rapidamente nuove proteine ​​e ristabilire l'adesione, garantendo il loro continuo attaccamento al substrato.

In sintesi, i mitili raggiungono l’adesione subacquea attraverso gli effetti sinergici di fili bissali altamente idratati, reticolazione proteica, chimica superficiale favorevole e un meccanismo di auto-riparazione. Ispirati da questo sistema adesivo naturale, gli scienziati stanno esplorando varie applicazioni degli adesivi ispirati alle cozze in campi quali la medicina, l'edilizia e l'ingegneria marina