Os mexilhões usam um impressionante mecanismo adesivo subaquático para se ancorarem firmemente em várias superfícies, desafiando até mesmo correntes e ondas fortes. Esta notável adaptação permite-lhes habitar uma vasta gama de ambientes, desde costas rochosas a estruturas subaquáticas. A chave para a sua adesão reside na intrincada estrutura das suas proteínas adesivas e na forma única como interagem com a água. Aqui está uma visão mais detalhada da ciência por trás da adesão de mexilhões:

1. Tópicos de Bissal :Os mexilhões secretam filamentos de proteínas especializados chamados fios de bissal, que atuam como suas âncoras. Esses fios são compostos principalmente por duas proteínas:proteína pré-pró-pé 1 (fp-1) e proteína pré-pró-pé 3 (fp-3).

2. Estrutura da Proteína :As proteínas Fp-1 e fp-3 têm uma arquitetura molecular única que consiste em uma sequência repetida de aminoácidos conhecida como domínio de "coesão" ou "colágeno". Este domínio é caracterizado pela presença dos aminoácidos glicina, alanina e serina. O arranjo repetitivo desses aminoácidos proporciona estabilidade estrutural e flexibilidade aos fios do bissal.

3. Camada de hidratação :Quando os mexilhões secretam os fios do bissal, eles são inicialmente hidratados, o que significa que contêm uma quantidade significativa de água. Esta camada de hidratação desempenha um papel crucial na adesão. As moléculas de água formam ligações de hidrogênio com os grupos polares presentes nos aminoácidos das proteínas. Essas ligações de hidrogênio criam uma forte força adesiva entre os fios e a superfície à qual estão fixados.

4. Links cruzados :A força de adesão dos fios de bissal é ainda melhorada pela reticulação. Isso ocorre quando os aminoácidos cisteína e dihidroxifenilalanina (DOPA) formam ligações covalentes entre cadeias proteicas adjacentes. Estas ligações cruzadas criam uma rede robusta que reforça as propriedades adesivas dos fios.

5. Química de superfície :As superfícies às quais os mexilhões se fixam também desempenham um papel no processo de adesão. Os mexilhões preferem superfícies com carga negativa, como minerais como carbonato de cálcio (encontrado nas rochas) ou óxidos metálicos. As cargas positivas dos aminoácidos dos fios de bissal interagem eletrostaticamente com as superfícies carregadas negativamente, fortalecendo a ligação.

6. Mecanismo de autocura :Os mexilhões têm uma capacidade notável de reparar fios de bissal danificados. Se um fio for quebrado, eles podem secretar rapidamente novas proteínas e restabelecer a adesão, garantindo a sua ligação contínua ao substrato.

Em resumo, os mexilhões alcançam adesão subaquática através dos efeitos sinérgicos de fios de bissal altamente hidratados, reticulação de proteínas, química de superfície favorável e um mecanismo de autocura. Inspirados por este sistema adesivo natural, os cientistas estão explorando diversas aplicações de adesivos inspirados nos mexilhões em áreas como medicina, construção e engenharia naval.