Исследователи открыли клейкое вещество, которое в 3-4 раза прочнее, чем самый лучший промышленный суперклей. Оно является нетоксичным, поддается биологическому разложению, и использовалось одним из особых видов бактерий на протяжении миллионов лет.
#img_left#Бактериологи из Индианского университета открыли этот превосходный клей благодаря случайности, когда изучали свойства бактерий Caulobacter crescentus, которые вырабатывают это вещество для того, чтобы приклеиваться к поверхностям в их природной среде — быстро струящихся реках и потоках.
При выделении и широкомасштабном производстве это органическое клейкое вещество может быть использовано в огромном количестве для решения промышленных и медицинских прикладных задач — от починки корпусов судов в открытом море до скрепления ран у солдат на поле боя.
Клей может выдержать усилие около 70 Н/кв.мм. Говоря языком непрофессионала, его прочности достаточно, чтобы выдержать шесть африканских слонов, весящих 12 тонн каждый, при использовании склеиваемой поверхности размером с долларовую банкноту (теоретически, разумеется).
«Мы решили придумать способ, чтобы измерить насколько прочным является этот клей… и были удивлены тем, насколько прочным он оказался», — сказал бактериолог Индианского университета Ив Брюн, проводивший исследование совместно с физиком из Университета Брауна Джеем Таном.
Доктор Брюн и его команда годами изучали бактерии C. crescentus, которые служат хорошей экспериментальной моделью для понимания многих основных свойств бактерий. Одним из аспектов для изучения, было то, почему «фиксатор» — клейкое вещество, жидкие фракции которого прилипают к поверхностям, — производится только на кончике каждой бактерии, а не в каком-либо другом месте в клетке.
Они помещали клетки бактерий на пластиковые прозрачные поверхности (тип приспособлений, используемый с диапроекторами) для наблюдения и сравнения C. crescentus с другим видом, который был генетически модифицирован таким образом, чтобы не производить вещество «фиксатор».
Какова прочность этого клея?
«Во время промывки, — сказал доктор Брюн, — мы опустили [прозрачные поверхности] под кран и включили настолько сильный напор воды, насколько только было возможно, пытаясь смыть их, и нам это не удалось; клетки оставались там при поистине максимальном напоре. Это заинтриговало нас… «Какова же, в конце концов, прочность этого клея?».
Для измерения, команда учёных использовала аспиратор (всасывающий прибор) микроманипулятора, чтобы отделять значительную часть бактерии и отрывать её от стеклянной пипетки, к которой она была прикреплена. В 14 опытах им потребовалось применить силу к каждой клетке, среднее значение которой равно 0,59 мкН (микроньютонам).
Рассредоточивая клей по поверхности и распределяя усилие, исследователи вычислили, что прочность клеевого соединения составляла свыше 68 Н/кв.мм. «Насколько нам известно, — написали они в своем отчёте за 1 марта 2006 г., — эта прочность клея самая высокая из когда-либо зафиксированных среди биологических клеёв».
Действие на влажных поверхностях
C. crescentus имеет форму несколько похожую на сосиску или огурец с длинным и тонким отростком. Как полагает доктор Брюн, кончик отростка покрыт массой из полисахаридов (цепей молекул сахарозы) и каких-то пока неизвестных веществ. Бактерия использует эту липкую смесь, чтобы прикрепляться к камню и металлу. Она существует в низких концентрациях даже в водопроводной воде, но не производит никаких опасных токсинов.
«Замечательным в данном клее является то, что он действует на влажных поверхностях… Одна из главных проблем промышленных клеёв заключается в том, что большинство из них… плохо действуют на влажных поверхностях. Если вы вспомните о морской воде, то дела будут обстоять ещё хуже».
Этот недавно открытый клей мог бы, к примеру, служить для починки судов, повреждённых в открытом море и времени его действия было бы достаточно, чтобы они благополучно прибыли в сухой док для ремонта, или его применяли бы в производственных процессах, где поверхности будут подвержены воздействию дождя или воды.
Он мог бы также быть использован в экстренных ситуациях для предотвращения у человека смерти от потери крови. «Закрытие ран на поле боя откроет огромные возможности… вы в основном только будете применять вещество, и это будет скреплять рану», — сказал доктор Брюн. Он также предположил, что клей может быть использован при пересадке кожи или во время хирургических операций, когда использование швов или скобок является не рациональным. «Варианты медицинского применения клея — бессчётны».
Биоразложение
Этот клей позже может просто быть разложен и реабсорбирован организмом, так как это естественный продукт. «Проблема использования промышленных клеёв для медицинских нужд в том, — сказал доктор Брюн, — что вы должны гарантировать, что они не являются ядовитыми, токсичность — это общее качество клеёв, являющихся побочными продуктами нефти».
Клейкость C. Crescentus, наряду с устойчивостью к воде, может быть снижена более чем на 90% применением фермента лизоцима, который присутствует в человеческих слезах.
Хотя клей ещё массово не производился, он может превосходным образом изготавливаться в промышленном масштабе подобно инсулину, который производится в больших чанах генетически модифицированных бактерий E. coli.
Доктор Брюн сообщил, что с ним уже связывался человек, который интересовался о применении «фиксатора» в качестве стоматологического клея.
МастерКлей — крупнейший поставщик клеевых технологий для упаковки и полиграфии от Henkel. Одним из видов продукции являются клеи расплавы таких марок, как Техномелт, Смелтан, Ультрафлекс, дисперсии Адгезин, каучуковые клея Саникеа и другие.
