Mimi sintetici dell'adesivo che attaccano i poteri del gecko e del mitilo

Unendo gli elementi importanti di adesione del mitilo e del gecko, il nuovo materiale adesivo, chiamato “geckel,„ funziona come una nota appiccicosa ed esibisce la forte tuttavia adesione rovesciabile in sia aria che acqua.

I risultati, in grado di condurre alle applicazioni in medico, in industriale, consumatore e le regolazioni militari, saranno pubblicati come le notizie da copertina nell'emissione del 19 luglio della natura del giornale.

“Il materiale del geckel dovrebbe essere utile per il collegamento rovesciabile a varie superfici in tutto l'ambiente,„ ha detto Phillip il B. Messersmith, professore dell'ingegneria biomedica alla scuola nordoccidentale di McCormick dell'ingegneria e della scienza applicata e ad un autore della carta.

“Prevedo che i nastri adesivi fatti da geckel potrebbero essere usati per sostituire i suturare per la chiusura della ferita e possano anche essere utili come adesivo resistente all'acqua per le fasciature e le zone di droga-consegna. Una tal fasciatura rimarrebbe allegata saldamente alla pelle durante il bagno ma consentirebbe la rimozione facile sulla guarigione.„

La forte ma adesione provvisoria del gecko viene da un principio meccanico conosciuto come la scissione del contatto. Ogni piede del gecko ha un rilievo piano che è imballato densamente con i capelli molto fini che sono spaccati all'estremità, con conseguente maggior numero dei punti di contatto che se i capelli non siano stati spaccati. (Il diametro di uno dei capelli di spaccatura è piccolo quanto 200 nanometri.) Più punti di contatto fra i capelli ed il risultato di superficie in un'importante crescita nella forza di adesione. Le mosche, gli api ed altri insetti inoltre usano questa strategia.

Molti ricercatori prima che Messersmith tenti di imitare il piede del gecko ma abbia successo limitato nella replica della proprietà rovesciabile sopra molti cicli del contatto. Non ci hanno stati mimi dello synthetic attaccare oltre due cicli rilascio/del contatto e nessun lavorano underwater.

In opposizione, il materiale del geckel generato da Messersmith e Haeshin Lee, uno dei suoi dottorandi e autore importante della carta della natura, bastoni attraverso 1.000 contatti/rilascio cicla (come un gecko) ed effettua il underwater estremamente buono, con alta resistenza di adesione (come un mitilo). Il materiale effettua similmente negli ambienti asciutti.

“Stavo leggendo una pubblicazione circa la goccia di adesione in geckos quando il underwater ed esso lo hanno colpito -- forse potremmo applicarci che cosa sappiamo circa i mitili per rendere a lavoro di adesione del gecko subacquei,„ abbiamo detto Messersmith.

Nel lavoro più in anticipo, lui ed il suo gruppo di ricerca generati polimeri mitilo-mimetic ed hanno studiato estesamente un amminoacido denominato 3,4-L-dihydroxyphenylalanine (DOPA), che è trovato nell'alta concentrazione nelle proteine “della colla„ dei mitili.

Messersmith e Lee hanno imitato il piede del gecko nanofabricating gli allineamenti delle colonne del silicone che esibiscono abbastanza flessibilità adattarsi alle superfici ruvide. Dopo hanno portato nel potere del mitilo, ricoprente le colonne di molto strato sottile di un polimero sintetico, progettato dai ricercatori, che imita le proteine adesive bagnate del mitilo.

I ricercatori hanno misurato la prestazione del materiale del geckel per mezzo di un microscopio atomico della forza. Hanno trovato che gli allineamenti della colonna hanno ricoperto di volta bagnata migliore polimero mitilo-mimetic di adesione 15 sopra gli allineamenti non rivestiti della colonna. (Le colonne negli allineamenti provati erano di 400 nanometri di diametro e d'altezza 600 nanometri.)

In un esperimento di controllo, i ricercatori hanno preso il DOPA dal rivestimento in polimeri ed hanno trovato la resistenza di adesione caduta velocemente, illustrando l'importanza dell'amminoacido sintetico. Il DOPA, ha detto Messersmith, è critico al polimero che attacca sia alle colonne che alla superficie con cui le colonne stanno interagendo.

“Abbiamo dimostrato una prova del concetto, ma sarà necessario da sviluppare un metodo di modello che funziona su vasta scala,„ ha detto Messersmith, che crede che possano produrre un materiale con ancora migliore adesione. “La sfida sarà di regolare in su la tecnologia ed ancora di avere il comportamento materiale dell'adesivo dell'esposizione del geckel.„

Il lavoro è stato sostenuto dagli istituti della sanità nazionali e dalla NASA.

(Contatto di fonte: Phillip Messersmith a 847-467-5273 o a philm@northwestern.edu)

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