Forskere kopierer blåmuslingernes selvhelende klister

Et internationalt forskerhold med en dansker i spidsen har udviklet et selvhelende klister ligesom det, blåmuslinger sætter sig fast med. Tanken er, at det kan bruges til alt fra at lime kroppen sammen efter operationer til selvreparerende lak på biler.

»Muslingernes tråde er blevet studeret helt tilbage fra de gamle grækere, for som man selv kan opleve ved molerne, sidder blåmuslinger utrolig godt fast. Det har været meget interessant for ingeniører i lang tid, for vi har ikke noget lim, som vi kan lime noget sammen med under vand, ligesom muslingerne har,« fortæller danske Niels Holten-Andersen, der har læst biologi ved Københavns Universitet og nu er post.doc. ved Afdelingen for Kemi ved Chicago Universitet.

Her studerer han muslingernes tråde, som har endnu flere spændende egenskaber.

Læs også: Sådan laver forskerne selvhelende muslingeklister

»Det er dybt fascinerende at studere disse naturlige egenskaber. Trådene er også meget seje, da de skal kunne modstå kraften fra bølger. Vores målinger af styrken viser, at de er lidt stærkere end senerne i vores krop. Det særlige ved dem er også, at de absorberer en masse energi, når man trækker i dem, så de giver sig lidt, men uden at knække. Og efterfølgende gendanner de så den oprindelige styrke, de havde,« fortæller han.

De kemiske metalforbindelser formår at gemme en del af den energi, der går til at rive dem over. Og når materialet så får lidt ro, kan det bruge den gemte energi til at genskabe de kemiske forbindelser og på den måde reparere sig selv.

»De er altså selvhelende, og det har man været meget nysgerrig på, hvordan skete, for trådene er ikke levende, men er ligesom hår. Egenskaben måtte altså være bygget ind i materialet og man har haft en teori om, at det skyldes metalbindingerne i trådene,« siger Niels Holten-Andersen.

Muslingerne skruer på pH'en

Han satte sig for at finde svaret og kopiere naturens teknik. Og et andet amerikansk universitet havde lavet en syntetisk version af de proteiner, der er i muslingernes tråde, som han kunne arbejde med.

Men det viste sig at være sværere end først antaget.

»Udfordringen har været, at vi i begyndelsen troede, at det nok bare var et spørgsmål om at mikse polymererne med metallerne, men så simpelt var det ikke,« siger Niels Holten-Andersen.

Jern, som indgår i krydsbindingerne i trådene, er nemlig meget ustabilt og oxiderer med mindre man holder en meget lav pH. Og paradoksalt nok binder aminosyren DOPA, der binder jernet stærkt i trådene, ikke særlig stærkt ved lav pH.

»Men så gik det op for os for halvandet år siden, at måske blander muslingen jernet og DOPA'en inde i sit eget væv ved lavt pH, hvor det ikke binder sig. Og når muslingen så udskiller det kommer det i kontakt med havvand, som er svagt basisk, så pH'en stiger, og så sker bindingen.«

Forskerne forsøgte derfor først at mikse DOPA'en med jernet ved lav pH som i eddike, og så hævede de efterfølgende pH'en som havvand. Dette pH-hop får tråden til at stivne ved en metal-hærdningsproces, hvor det bindes stærkt til DOPA, som samtidig danner kemiske bindinger med sig selv og bliver til en gummiagtig polymer - ligesom husblas får citronfromagen til at stivne.

Se Niels Holten-Andersen mikse det i denne video.

Reparerer sig selv

Og også den gel, som han fik produceret i laboratoriet, har de samme selvhelende egenskaber som muslingerne.

Mulighederne for brug er derfor mange: Hvem vil ikke gerne have en lak på bilen, som reparerer sig selv? Eller hvad med en skibsmaling, der limer, beskytter og fungerer optimalt under vand.

»Det virker stadig, selvom vi gør det utrolig tyndt. Der skal bare være et par lag af polymerer,« siger Niels Holten-Andersen.

Man kunne også forestille sig, at det kunne bruges til at lime bløde væv sammen under operationer, hvor det kan være svært at sy.

»Det limer utrolig godt og har ret lovende egenskaber. Det er også meget simple kemiske skridt, der skal til for at producere det, så jeg tror, at det vil være forholdsvis nemt at producere i store mængder og at det godt kunne komme i brug inden for to-tre år.«

Titanium gør gelen stivere

Han påpeger, at det også er meget miljøvenligt og ikke burde være sundhedsskadeligt på nogen måde.

»Og vi er ikke begrænset som muslingerne. Vi prøver nu også med andre metaller og anden pH, og det giver nogle andre mekaniske egenskaber. Med titanium i stedet for jern bliver gelen stivere og med aluminium bliver den blødere. Ved høj pH bliver det til gummi og ved lav pH bliver det mere flydende,« fortæller han.

Resultaterne er blevet publiceret i tidsskiftet Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS. Chicago Universitet er nu ved at tage patent på opfindelsen.

Niels Holten-Andersen har udført arbejdet i samarbejde med lektor Henrik Birkedal fra Kemisk Institut ved Aarhus Universitet, samt forskere fra Tyskland og USA. Han har desuden fået støtte fra Danmarks Det Frie Forskningsråd, Natur og Univers.

Dokumentation

Se artiklen i PNAS her
Se nyheden fra Chicago Universitet her

Emner : Dyr
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Måske kan man snart lime sener og korsbånd sammen eller lime kunstige sener til knogler med den slags materialer? Sener er nogle fantastisk stærke "komponenter" som det er meget svært at få til at hænge ordentligt sammen når de først går i stykker.

  • 0
  • 0

Og hvad er det nu lige, der sker, når fuglene klatter på den selvreparerende billak? Falder reaktionstallet, så lakken løber af, eller stiger det, så den hærder yderligere?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten