Os mexilhões são notórios passageiros clandestinos marítimos, conhecidos por danificar os cascos dos barcos, mas essas mesmas propriedades adesivas têm aplicações de engenharia generalizadas, cientistas da China e dos Estados Unidos escrevem em revisão publicada em 10 de julho no jornal Matéria . Eles sugerem que a química dos fios de mexilhão inspira inovações de engenharia que abordam uma ampla gama de problemas, desde a limpeza de derramamentos de óleo até o tratamento de água contaminada.

Os mexilhões resistem a correntes fortes e ondas fortes, prendendo-se a rochas usando aglomerados de finas, tópicos de byssus surpreendentemente resistentes. Esses fios devem seu poder adesivo a um grupo de aminoácidos chamado diidroxifenilalanina (DOPA), que se agarra à superfície realizando uma série de ginástica molecular, incluindo ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas e eletrostáticas.

Os cientistas descobriram que o DOPA pode aderir a todos os tipos de substratos sólidos por meio dessas interações - e também a dopamina, uma molécula com uma estrutura semelhante ao DOPA. Pesquisas sugerindo que a dopamina pode formar um revestimento universal em uma ampla gama de substratos estimulou o crescimento da química inspirada no mexilhão como uma nova ferramenta poderosa para a engenharia de superfície de materiais e ciência ambiental.

"Os mexilhões são amplamente considerados um incômodo nas indústrias marítimas porque colonizam superfícies submersas, "diz Hao-Cheng Yang, pesquisador da Escola de Engenharia Química e Tecnologia da Universidade Sun Yat-sen na China." Mas, de outro ponto de vista, a fixação robusta de mexilhões em substratos sob a água inspirou uma estratégia biomimética para realizar uma forte adesão entre os materiais na água. "

Uma variedade de inovações inspiradas no mexilhão já está em andamento. Um grupo de pesquisadores na China desenvolveu um glóbulo vermelho universal, que pode ser aceito por indivíduos de todos os tipos de sangue, que funciona usando revestimentos inspirados em mexilhões para proteger a célula da detecção pelo sistema imunológico do corpo (e, portanto, evitando a resposta imunológica destrutiva que poderia resultar).

Outra pesquisa teve sucesso no desenvolvimento de materiais superiores para separar óleo e água, o que poderia ajudar a mitigar os danos ambientais aos ambientes marinhos após derramamentos de óleo. Ao contrário de alguns materiais desenvolvidos anteriormente, pesquisadores acreditam que essas inovações impulsionadas pelo mexilhão podem ser adequadas para a produção em grande escala. Os mexilhões também inspiraram avanços na tecnologia de purificação de água. Materiais inovadores capazes de remover metais pesados, poluentes orgânicos, e patógenos de águas residuais estão sendo desenvolvidos a partir de dopamina polimerizada, que se liga facilmente a esses contaminantes ou a outros materiais com tais propriedades de captura.

Contudo, embora as propriedades de ligação dos mexilhões tenham inspirado uma variedade de pesquisas recentes, desafios ainda precisam ser superados antes que possam ser aplicados no mundo real. Os cientistas ainda estão trabalhando para entender completamente as relações estrutura-propriedade dos produtos químicos inspirados no mexilhão, como a polidopamina, e para entender a complexa teia de interações entre os aminoácidos que influenciam suas propriedades adesivas.

"Apesar da simplicidade e eficácia, ainda existem algumas limitações inerentes, "diz Yang." Condições alcalinas são geralmente necessárias para realizar a polimerização da dopamina, portanto, não pode ser aplicado a materiais que são instáveis ​​em condições alcalinas. Além disso, a deposição de PDA é um processo demorado - leva dezenas de horas para formar um revestimento uniforme na maioria das superfícies do material. "

Alguns pesquisadores esperam superar esses desafios encontrando baixo custo, estábulo, e substitutos seguros para polidopamina, tais como polifenóis.