Разработан новый класс адгезионных материалов

Мидии — большие специалисты по прилипанию к практически любым поверхностям, встречающимся на морском дне. Исследователи из Института исследования полимеров им. Макса Планка (Германия), вдохновлённые выдающимися свойствами адгезионных белков мидий, разработали новый адгезионный материал, который ко всему прочему, как сообщается в статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie, способен отставать от поверхности по желанию экспериментатора.

Пожалуй, клей всегда рассматривался как дешёвое и временное, ненадёжное решение. Однако современные адгезионные материалы — это продукты по-настоящему высоких технологий, например, они запросто удерживают вместе аэродинамические поверхности самолётов. И всё же, несмотря на впечатляющий прогресс, три важные проблемы требуют скорейшего решения: надёжное склеивание в водных условиях для ремонта утечек трубопроводов или «заклеивания» кровоточащих разрезов во время операций; «самовосстанавливающиеся» адгезионные материалы, предотвращающие полное разрушение или выход из строя конструкции; материалы, которые могли бы по требованию отставать от поверхности, не оставляя на ней никаких следов своего недавнего присутствия, — это свойство позволило бы легко и просто менять приклеенные детали.

В природе существуют удивительно надёжные, крепко связывающиеся универсальные адгезионные материалы, готовые к решению двух первых проблем. Мидии используют их для того, чтобы приклеиваться ко всем типам поверхностей, от камней до деревянных свай и металлических корпусов кораблей. Важнейшим компонентом, обеспечивающим это удивительное свойство, является дигидроксифениланланин (DOPA). Содержащиеся в адгезионном материале мидий группы DOPA постепенно взаимодействуют в условиях морской воды с образованием сшитой полимерной матрицы, способной связываться с неорганическими оксидами в камнях. Они также соединяются с поливалентными ионами металлов, такими как ионы железа, в морской воде, что придаёт адгезионному материалу мидий «самовосстанавливающиеся» свойства.

Черпая вдохновение у мидий и их удивительного клейкого материала, учёные из Института исследования полимеров им. Макса Планка разработали четырёхлучевой звездообразный полимер с нитродопаминными группами, привязанными к концам каждого из лучей. Эти группы, аналогичные фрагментам DOPA, помогают адгезионному материалу сшиваться в сетчатые структуры под водой и придают ему самовосстанавливающиеся свойства. Всего несколько минут требуется для того, чтобы глубокий разрез, произведённый на новом материале, полностью «сросся». В то же время нитрогруппы (—NO₂) наделяют материал другим важным свойством: молекулы могут быть разделены УФ-облучением, то есть адгезионный материал может быть полностью отсоединен.

Суммируя, немецким ученым, пожалуй, удалось заложить основы для целого класса адгезионных материалов, которые не боятся воды, самовосстанавливаются, реагируют с поверхностью, деградируют при освещении ультрафиолетом и являются биологически совместимыми.

Подготовлено по материалам Phys.Org.