Le cozze sono famigerati clandestini marittimi noti per aver danneggiato gli scafi delle barche, ma queste stesse proprietà adesive hanno applicazioni ingegneristiche diffuse, scienziati in Cina e negli Stati Uniti scrivono in una recensione pubblicata il 10 luglio sulla rivista Questione . Suggeriscono che la chimica dei fili di cozze stia ispirando innovazioni ingegneristiche che affrontano un'ampia gamma di problemi, dalla pulizia delle fuoriuscite di petrolio al trattamento dell'acqua contaminata.

Le cozze resistono a potenti correnti e onde forti attaccandosi alle rocce usando grappoli di sottili, fili di bisso sorprendentemente resistenti. Questi fili devono il loro potere adesivo ad un gruppo di amminoacidi chiamato diidrossifenilalanina (DOPA), che si aggrappa alla superficie eseguendo una serie di ginnastica molecolare, compresi i legami idrogeno e le interazioni idrofobiche ed elettrostatiche.

Gli scienziati hanno scoperto che la DOPA può aderire a tutti i tipi di substrati solidi attraverso queste interazioni, e così anche la dopamina, una molecola con una struttura simile alla DOPA. La ricerca che suggerisce che la dopamina può formare un rivestimento universale su un'ampia gamma di substrati ha stimolato la crescita della chimica ispirata ai mitili come un nuovo potente strumento per l'ingegneria delle superfici dei materiali e la scienza ambientale.

"Le cozze sono generalmente considerate una seccatura nelle industrie marittime perché colonizzeranno le superfici sommerse, " dice Hao-Cheng Yang, ricercatore presso la School of Chemical Engineering and Technology presso la Sun Yat-sen University in Cina. "Ma da un altro punto di vista, il robusto attaccamento delle cozze su substrati sott'acqua ha ispirato una strategia biomimetica per realizzare una forte adesione tra i materiali nell'acqua."

Sono già in corso una serie di innovazioni ispirate alle cozze. Un gruppo di ricercatori in Cina ha sviluppato un globulo rosso universale, che può essere accettato da individui di ogni gruppo sanguigno, che funziona utilizzando rivestimenti ispirati ai mitili per proteggere la cellula dal rilevamento da parte del sistema immunitario del corpo (e quindi prevenire la risposta immunitaria distruttiva che ne deriverebbe).

Altre ricerche sono riuscite a sviluppare materiali superiori per la separazione di olio e acqua, che potrebbe aiutare a mitigare i danni ambientali agli ambienti marini dopo le fuoriuscite di petrolio. A differenza di alcuni materiali sviluppati in precedenza, i ricercatori ritengono che queste innovazioni guidate dalle cozze possano essere adatte alla produzione su larga scala. Le cozze hanno anche ispirato il progresso nella tecnologia di purificazione dell'acqua. Materiali innovativi in ​​grado di rimuovere metalli pesanti, inquinanti organici, e gli agenti patogeni delle acque reflue vengono sviluppati dalla dopamina polimerizzata, che si lega facilmente a questi contaminanti o ad altri materiali con tali proprietà di cattura.

Però, sebbene le proprietà leganti delle cozze abbiano ispirato una serie di ricerche recenti, le sfide devono ancora essere superate prima di poter essere applicate nel mondo reale. Gli scienziati stanno ancora lavorando per comprendere appieno le relazioni struttura-proprietà delle sostanze chimiche ispirate ai mitili come la polidopamina e per comprendere la complessa rete di interazioni tra amminoacidi che influenzano le loro proprietà adesive.

"Nonostante semplicità ed efficacia, ci sono ancora alcune limitazioni intrinseche, " dice Yang. "Di solito sono necessarie condizioni alcaline per realizzare la polimerizzazione della dopamina, quindi non può essere applicato a materiali instabili in condizioni alcaline. Inoltre, la deposizione di PDA è un processo che richiede tempo:occorrono decine di ore per formare un rivestimento uniforme sulla maggior parte delle superfici dei materiali."

Alcuni ricercatori sperano di superare queste sfide trovando a basso costo, stabile, e sostituti sicuri della polidopamina, come i polifenoli.