Gli scienziati hanno lavorato allo sviluppo di adesivi per l'ambiente marino ispirati agli organismi che si fissano alle superfici sottomarine, come le cozze. Queste colle a base di catecolo si ossidano facilmente e quindi alla fine perdono la loro adesività, rendendoli meno che soddisfacenti per lo scopo previsto.

Nell'attuale studio pubblicato in Comunicazioni sulla natura , Hailong Fan e Jian Ping Gong dell'Università di Hokkaido con i loro colleghi hanno esplorato la possibilità di sviluppare adesivi che utilizzano l'interazione elettrostatica per aderire a superfici caricate negativamente come rocce, bicchiere, e metalli sotto il mare.

Il team ha costruito catene polimeriche costituite da due tipi di monomeri come elementi costitutivi. Uno contiene un residuo "cationico" caricato positivamente e l'altro contiene un anello "aromatico". Nei biosistemi, sequenze di amminoacidi cationico-aromatiche adiacenti nelle proteine ​​sono note per facilitare le interazioni elettrostatiche in acqua salina. è stato impegnativo, però, introdurre tali sequenze in polimeri sintetici a causa delle difficoltà nel controllo delle sequenze monomeriche.

Gong e i suoi colleghi hanno scoperto che i polimeri sintetici con sequenze cationico-aromatiche adiacenti potevano essere facilmente prodotti utilizzando un sistema altamente scalabile, metodo economico chiamato "polimerizzazione dei radicali liberi assistita da complessi cationici".

I ricercatori hanno scoperto che i due tipi di residui nei polimeri si sono legati insieme per formare un idrogel che si è attaccato bene alle superfici solide caricate negativamente in acqua salata:la forza adesiva si avvicinava a circa 60 kPa. Gli idrogel composti da una varietà di combinazioni di monomeri cationico-aromatici hanno mostrato rapidamente, forte, ma reversibile adesione alle superfici. L'adesione è stata in gran parte dovuta all'interazione elettrostatica tra i residui caricati positivamente sui polimeri e le superfici caricate negativamente. Ma, interessante, i polimeri prodotti da questi monomeri cationico-aromatici senza sequenze adiacenti non erano altrettanto aderenti, indicando che il residuo aromatico adiacente migliora l'interazione elettrostatica in ambienti ad alta forza ionica.

"Il nostro idrogel polimerico a sequenza controllata dovrebbe avere applicazioni promettenti come colle per perdite sottomarine, leganti di sabbia marina per la conservazione degli ambienti marini, e coagulanti per calcestruzzo in mare, " dice Gong. Il loro studio potrebbe anche aprire la strada a ulteriori indagini sulle interazioni elettrostatiche in ambienti altamente ionici.