As lesmas sombrias fazem parte de um complexo de espécies invasivas comumente encontrado no nordeste dos EUA, que produz uma secreção única de cola como mecanismo de defesa.
istock, Sandorgora
Com um histórico na biomecânica comparativa, Andrew SmithA pesquisa sobre biomateriais adesivos tornou -se mais interdisciplinar ao longo de sua carreira de pesquisa, misturando os ensaios bioquímicos e mecânicos para investigar organismos pegajosos por meio de uma lente de engenharia. Em seu laboratório no Ithaca College, Smith se inspira em uma slug particularmente única, Subfuscus Arionque exala uma abundância de material semelhante a cola como um mecanismo de defesa. A produção exclusiva de hidrogel da Slug serve como um modelo notável para projetar adesivos sintéticos com potencial médico.
Andrew Smith combina sua experiência em biomecânica e fisiologia animal para desenvolver adesivos médicos inspirados.
Imagem fornecida por Andrew Smith, Ithaca College
Quais são as propriedades de bons adesivos médicos?
O adesivo médico clássico que as pessoas usam tem a mesma química que a Super Glue. É forte, mas é um plástico duro que não é super flexível e não é adequado para uso interno no corpo humano. Idealmente, seria feito um adesivo médico de um material mais flexível para corresponder às propriedades da pele, como um hidrogel resistente que é forte e flexível.
Outra desvantagem dos adesivos do tipo super cola é que, se a lesão não for estéril por baixo, as bactérias poderão ser presas sob o adesivo e causar uma infecção ruim. Em uma situação de emergência, você pode querer um adesivo que possa se espalhar facilmente sobre uma lesão, definir e selar para interromper o sangramento e, em seguida, pode ser removido no hospital. Essa é a coisa mais recente que descobrimos a partir da lesma, como obter um gel difícil, definido rapidamente e tem uma adesão reversível.
A lesma secreta um material que, em segundos, se transforma nessa massa elástica de borracha que coloca tudo junto. Algumas lesmas podem escalar paredes e têm um pouco de viscosidade, mas Subfuscus Arion secreta cerca de cinco a 10 % de sua massa corporal em cola de cada vez, que se espalha, gruda e se define rapidamente. Mas se você absorver a cola em uma solução de alta sal, ela se afastará.
Como você estuda hidrogéis de slug?
Utilizamos bioquímica clássica e moderna e biologia molecular para determinar os componentes de cola, incluindo espectroscopia e ensaios de digestão enzimática para determinar os ingredientes importantes, como proteínas, carboidratos e íons metálicos. Sequenciamos todos os transcritos de mRNA da slug e combinamos todas as proteínas na cola com sua transcrição.
Identificamos quais proteínas de cola poderiam aderir a diferentes superfícies. Todos eles são modificados lectinasque é um tipo comum de proteína que normalmente se liga aos carboidratos e pode ser modificado para se ligar a diferentes moléculas.1 Eles têm muitas correntes laterais aromáticas, que grudam bem nas superfícies molhadas. Achamos que essas lectinas estão envolvidas na adesão através de interações hidrofóbicas e baseadas em carga. Isso significa que eles se mantêm em praticamente qualquer coisa, mas as altas concentrações de sal lasam a maioria delas.
Como as lesmas criam hidrogéis difíceis?
Geralmente, os hidrogéis resistentes levam muito tempo para definir, porque os mecanismos de endurecimento são um processo de várias etapas durante a mistura de ingredientes. Investigamos as glândulas de secreção da lesma para ver como os componentes da cola poderiam se misturar e definir tão rapidamente.
Nós identificou duas glândulas principais Envolvido na secreção, mas o verdadeiro choque foi quando olhamos para a glândula que estava produzindo os componentes da proteína.2 Estávamos confiantes de que as propriedades rígidas da cola vieram de proteínas e que os longos carboidratos proporcionavam alças. Quando olhamos para as glândulas proteicas, elas não eram homogêneas. Em partes da glândula, o material parecia muito granular como pequenos pontos e, em outra parte, parecia sólido. Percebemos que a cola estava se pondo antes de ser lançada. Isso contorna o problema de fazer um hidrogel duro, porque a lesma faz com que os pedaços microscópicos de gel com antecedência e os montam depois, colando -os como tijolos e argamassa. É um mecanismo complexo e é difícil duplicar. Mas se os cientistas puderem duplicar, será fácil fazer um hidrogel duro que aderirá a qualquer coisa.
Quais são as futuras aplicações para adesivos bio-inspirados?
Eu adoraria fazer um adesivo médico que pudesse substituir os pontos. Eu estudei gastrópodes o suficiente para ver que caracóis e lesmas podem produzir formas diferentes desses géis com diferentes propriedades – eles têm um kit de ferramentas inteiro. O objetivo de longo prazo é fazer géis de grife com as propriedades que desejarem; Configuração rápida, configuração lenta, mais reversível, menos reversível, mais resistente, combinando a mecânica de diferentes tecidos. Se você criar um material muito legal, quem sabe como ele pode ser usado.
Esta entrevista foi condensada e editada para clareza.