Le proteine adesive delle cozze sono il modello per un nuovo, adesivo sintetico sviluppato da Fuzhong Zhang della McKelvey School of Engineering. Creato da microbi ingegnerizzati e modellato sulla sostanza che le cozze usano per aderire alle superfici sommerse, questo adesivo funzionerà anche sott'acqua. Credito:Zhang lab
Le cozze si attaccano alle rocce sul fondo del mare, alle piante acquatiche, e, per la costernazione dei diportisti, possono fare l'autostop agganciati a navi marittime indipendentemente dalla loro composizione:metalli, gomma, bicchiere, legno e altro.
Ma i fastidiosi bivalvi di oggi possono aiutare i ricercatori a sviluppare un nuovo mezzo per riparare una ferita.
Gli scienziati della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis hanno replicato la proteina appiccicosa della cozza e ora stanno lavorando per migliorarla per l'uso quotidiano. Il forte, l'adesivo subacqueo potrebbe avere molte applicazioni, potrebbe anche aiutare a riparare le stesse barche ora infastidite dai molluschi.
"La maggior parte delle colle sintetiche non funziona su superfici bagnate, ma le proteine del piede di cozza (Mfp) possono aderire alle superfici anche sott'acqua, " disse Fuzhong Zhang, professore associato di energia, ingegneria ambientale e chimica. "Questa proprietà unica rende Mfp adatto a molte applicazioni, dalla riparazione subacquea alle colle biomedicali. Con ulteriore ingegneria, una colla Mfp potrebbe essere usata per curare le ferite, o forse anche per sostituire le suture."
Zhang ha ricevuto $ 502, 034 sovvenzione dell'Ufficio di ricerca navale per migliorare il loro successo iniziale, adesivi subacquei prodotti microbicamente che sono più forti di quelli creati naturalmente dalle cozze.
Questa immagine mostra la forza di un nuovo, adesivo sintetico sviluppato da Zhang. Creato da microbi ingegnerizzati e modellato sulla sostanza che le cozze usano per aderire alle superfici sommerse, questo adesivo funzionerà anche sott'acqua. Credito:Zhang lab
La ricerca nel laboratorio Zhang si concentra sull'ingegneria dei microbi per produrre materiali e sostanze chimiche rinnovabili con le proprietà desiderate, un campo chiamato biologia sintetica. Un esempio del lavoro del suo team include l'ingegneria dei batteri che hanno prodotto la seta di ragno sintetica forte e resistente come le fibre naturali di seta di ragno. Per le proteine adesive, in una ricerca pubblicata alla fine del 2018, il suo team ha dimostrato che le proteine sintetiche prodotte da batteri ingegnerizzati possono essere ancora più adesive delle Mfps naturali se utilizzate sott'acqua.
Il potere della biologia sintetica è che i ricercatori possono mettere a punto le proprietà dei materiali proteici manipolando i loro codici genetici. "Possiamo cambiare un parametro ogni volta, " disse Zhang. Per esempio, la lunghezza di una catena di Mfp5. "Se con un aumento di un parametro, vediamo che l'adesione diventa sempre migliore, allora possiamo dire, 'OK, questo parametro è in grado di aumentare l'adesione, '" Egli ha detto.
Si scopre, questo è esattamente ciò che il team ha scoperto:quando la catena proteica Mfp è stata allungata, la sua adesione sott'acqua era più forte di quella con la lunghezza naturale della catena.
Questo approccio potrebbe consentire loro di esplorare molti meccanismi sconosciuti che controllano l'adesione subacquea, parametro per parametro. "Comprendere il meccanismo per sintesi ha il potenziale per portare a ulteriori miglioramenti nell'adesione, o migliorare altre proprietà della colla." Zhang ha detto. "In generale, stiamo cercando di capire il meccanismo usando la biologia sintetica producendo e testando i materiali".
