Los mejillones son conocidos polizones marítimos conocidos por dañar los cascos de los barcos, pero estas mismas propiedades adhesivas tienen aplicaciones de ingeniería generalizadas, los científicos en China y los Estados Unidos escriben en una revisión publicada el 10 de julio en la revista materia . Sugieren que la química de los hilos de mejillón inspira innovaciones de ingeniería que abordan una amplia gama de problemas, desde la limpieza de derrames de petróleo hasta el tratamiento de agua contaminada.
Los mejillones soportan corrientes poderosas y ondas contundentes al adherirse a las rocas usando racimos de hilos finos y sorprendentemente resistentes. Estos hilos deben su poder adhesivo a un grupo de aminoácidos llamado dihidroxifenilalanina DOPA, que se adhiere a la superficie al realizar una seriede gimnasia molecular, incluidos enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas y electrostáticas.
Los científicos han descubierto que DOPA puede adherirse a todo tipo de sustratos sólidos a través de estas interacciones, y también la dopamina, una molécula con una estructura similar a la DOPA. La investigación sugiere que la dopamina puede formar un recubrimiento universal en una amplia gama de sustratos estimuladosEl crecimiento de la química inspirada en el mejillón como una nueva herramienta poderosa para la ingeniería de superficies de materiales y la ciencia ambiental.
"Los mejillones se consideran en general una molestia en las industrias marinas porque colonizarán las superficies sumergidas", dice Hao-Cheng Yang, investigador de la Escuela de Ingeniería y Tecnología Química de la Universidad Sun Yat-sen en China ". Pero desde otro puntoDesde el punto de vista, la fijación robusta de los mejillones en sustratos bajo el agua ha inspirado una estrategia biomimética para lograr una fuerte adhesión entre los materiales en el agua ".
Una variedad de innovaciones inspiradas en mejillones ya están en marcha. Un grupo de investigadores en China ha desarrollado un glóbulo rojo universal, que puede ser aceptado por personas de todo tipo de sangre, que funciona mediante el uso de recubrimientos inspirados en mejillón para proteger la céluladesde la detección por el sistema inmune del cuerpo y por lo tanto, evitando la respuesta inmune destructiva que resultaría.
Otra investigación ha tenido éxito en el desarrollo de materiales superiores para separar el petróleo y el agua, lo que podría ayudar a mitigar el daño ambiental a los ambientes marinos después de derrames de petróleo. A diferencia de algunos materiales desarrollados previamente, los investigadores creen que estas innovaciones impulsadas por mejillones pueden ser adecuadas para gran escalaLos mejillones también han inspirado el avance en la tecnología de purificación de agua. Los materiales innovadores capaces de eliminar metales pesados, contaminantes orgánicos y patógenos de las aguas residuales se están desarrollando a partir de la dopamina polimerizada, que se une fácilmente a estos contaminantes u otros materiales con tales propiedades de captura.
Sin embargo, aunque las propiedades de unión de los mejillones han inspirado una variedad de investigaciones recientes, los desafíos aún deben superarse antes de que puedan aplicarse en el mundo real. Los científicos todavía están trabajando para comprender completamente las relaciones estructura-propiedad de los químicos inspirados en mejillonescomo la polidopamina y comprender la compleja red de interacciones entre los aminoácidos que influyen en sus propiedades adhesivas.
"A pesar de la simplicidad y la eficacia, todavía hay algunas limitaciones inherentes", dice Yang. "Las condiciones alcalinas generalmente se necesitan para realizar la polimerización de la dopamina, por lo que no se puede aplicar a materiales que son inestables en condiciones alcalinas. Además, la deposiciónde PDA es un proceso que lleva mucho tiempo: se necesitan decenas de horas para formar un recubrimiento uniforme en la mayoría de las superficies de material ".
Algunos investigadores esperan superar estos desafíos encontrando sustitutos de bajo costo, estables y seguros para la polidopamina, como los polifenoles.
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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