p Se você já tentou lascar um mexilhão de um paredão ou uma craca do fundo de um barco, você entenderá que podemos aprender muito com a natureza sobre como fazer adesivos poderosos. Engenheiros da Tufts University tomaram nota, e hoje relatar um novo tipo de cola inspirado por aqueles crustáceos teimosamente aderentes na revista Ciência Avançada . p Começando com a proteína da seda fibrosa colhida dos bichos-da-seda, eles foram capazes de replicar as principais características da cola de cracas e mexilhões, incluindo filamentos de proteínas, reticulação química e ligação de ferro. O resultado é uma cola não tóxica poderosa que fixa e funciona tão bem debaixo d'água quanto em condições secas e é mais forte do que a maioria dos produtos de cola sintética atualmente no mercado.

p "O composto que criamos não só funciona melhor embaixo d'água do que a maioria dos adesivos disponíveis hoje, atinge essa resistência com quantidades muito menores de material, "disse Fiorenzo Omenetto, Frank C. Doble Professor de Engenharia na Tufts School of Engineering, diretor da Tufts Silklab onde o material foi criado, e autor correspondente do estudo. “E como o material é feito de fontes biológicas extraídas, e os produtos químicos são benignos - extraídos da natureza e evitando em grande parte etapas sintéticas ou o uso de solventes voláteis - também podem ter vantagens na fabricação. "

p A "equipe de cola" do Silklab se concentrou em vários elementos-chave para replicar em adesivos aquáticos. Os mexilhões secretam longos filamentos pegajosos chamados bisso. Essas secreções formam polímeros, que se incorporam às superfícies, e reticular quimicamente para fortalecer o vínculo. Os polímeros de proteína são constituídos por longas cadeias de aminoácidos, incluindo um, dihidroxifenilalanina (DOPA), um aminoácido contendo catecol que pode se reticular com as outras cadeias. Os mexilhões adicionam outro ingrediente especial - complexos de ferro - que reforçam a força coesiva do bisso.

p As cracas secretam um cimento forte feito de proteínas que se formam em polímeros que se fixam nas superfícies. As proteínas em polímeros de cimento de cracas dobram suas cadeias de aminoácidos em folhas beta - um arranjo em zigue-zague que apresenta superfícies planas e muitas oportunidades para formar ligações de hidrogênio fortes com a próxima proteína no polímero, ou à superfície à qual o filamento de polímero está preso.

p Inspirado por todos esses truques de ligação molecular usados ​​pela natureza, A equipe de Omenetto começou a trabalhar replicando-os, e valendo-se de sua experiência com a química da proteína fibroína da seda extraída do casulo dos bichos-da-seda. Fibroína de seda compartilha muitas das características de forma e ligação das proteínas de cimento de cracas, incluindo a capacidade de montar grandes superfícies de folha beta. Os pesquisadores adicionaram polidopamina - um polímero aleatório de dopamina que apresenta catecóis de ligação cruzada ao longo de seu comprimento, muito parecido com o que os mexilhões usam para reticular seus filamentos de ligação. Finalmente, a força de adesão é significativamente aumentada pela cura do adesivo com cloreto de ferro, que garante ligações entre os catecóis, tal como acontece com os adesivos naturais para mexilhões.

p "A combinação de fibroína de seda, polidopamina e ferro reúnem a mesma hierarquia de ligação e reticulação que torna esses adesivos para cracas e mexilhões tão fortes, "disse Marco Lo Presti, pós-doutorado no laboratório de Omenetto e primeiro autor do estudo. "Acabamos com um adesivo que até se parece com sua contraparte natural ao microscópio."

p Obtendo a mistura certa de fibroína de seda, polidopamina, e as condições ácidas de cura com íons de ferro foram críticas para permitir que o adesivo se fixasse e funcionasse debaixo d'água, atingindo forças de 2,4 MPa (megapascais; cerca de 350 libras por polegada quadrada) ao resistir a forças de cisalhamento. Isso é melhor do que a maioria dos adesivos experimentais e comerciais existentes, e apenas ligeiramente mais baixo do que o adesivo subaquático mais forte a 2,8 MPa. No entanto, este adesivo tem a vantagem adicional de não ser tóxico, composto de materiais totalmente naturais, e requer apenas 1-2 mg por polegada quadrada para conseguir essa ligação - são apenas algumas gotas.

p "A combinação de provável segurança, uso conservador de material, e força superior sugere utilidade potencial para muitas aplicações industriais e marítimas e pode até ser adequada para orientada ao consumidor, como construção de modelos e uso doméstico, "disse o Prof. Gianluca Farinola, colaborador do estudo da Universidade de Bari Aldo Moro, e professor adjunto de Engenharia Biomédica na Tufts. "O fato de já termos usado fibroína de seda como um material biocompatível para uso médico está nos levando a explorar essas aplicações também, "acrescentou Omenetto.