Limustest inspireeritud superliim pidas vastu ka ookeanilainetele
Vee all kleepuvust säilitavate sideainete loomine on kurikuulsalt raske ülesanne. Tehisaru abil õnnestus teadlastel luua nüüd aga isegi ookeanilainete jõudu trotsiv superliim. Valkudest inspireeritud liimil on palju võimalikke kasutusalasid – alates bioloogiliste kudede kleepimisest, lõpetades veevooliku augu lappimisega.
Niiskes keskkonnas kleepuvust säilitavaid aineid on keeruline luua. Eriti raske on välja mõelda ühtaegu pehmeid ja kleepuvaid materjale. Omadused, mis muudavad materjali pehmeks, on enamasti risti vastupidised omadustele, mida on tarvis materjali kleepuvaks muutmiseks. Näiteks soodustab pehmust aineosakeste võrdlemisi vaba liikumine ja nõrgad sidemed pinnaga, samas kui kleepuvus eeldab pinnaga tugevat sidet.
Looduses leidub aga sellegipoolest hulk pehme kehaga limuseid, kes toodavad niiske pinnaga nakkuvaid valke ehk adhesioonivalke. Need pakuvad inspiratsiooni materjaliteadlastele. Nii õnnestus ka Jaapani teadlastel valmistada ülikleepuvate omadustega hüdrogeel.
Hüdrogeelid on valkude või muude molekulide võrgustikud, mis seovad veemolekule. Üks tavalisemaid hüdrogeele on näiteks tarretis, kus valgulise tugivõrgustiku moodustab kollageenist saadud želatiin.
Tavaliselt töötatakse sobivate omadustega hüdrogeelid välja katse-eksitus meetodil, mis on aeganõudev ja ressursimahukas. Jian Ping Gong ja kolleegid lahendasid olukorra aga uue, andmepõhise meetodi abil.
Teadlased lõid esmalt 24 707 adhesioonivalgu andmete põhjal välja andmekaeve algoritmi, mis võimaldas disainida 180 uudset vees kleepuvat materjali. Nende materjalide kleepumisomaduste alusel treenis töörühm teist masinõppe algoritmi, mida kasutas seejärel uute eriti kleepuvate materjalide loomiseks.
Uudse, R1-nimelise hüdrogeeliga õnnestus ookeanikaljule kleepida kummipart, mis püsis lainete ja loodete kiuste kindlalt paigal. R2-nimelise hüdrogeeliga parandasid nad aga veevoolikus kahe sentimeetrise läbimõõduga augu. Parandus pidas veesurvele vastu üle viie kuu.
Milano-Bicocca Ülikooli regeneratiivse ja nanomeditsiini professor Laura Russo kommenteeris Hiina teadlaste uuringut, märkides, et ülikleepuvad hüdrogeelid võivad olla murranguliseks lahenduseks ka biomeditsiinis. Näiteks saaks neid kasutada siduva ainena proteesikatetes ja kantavates biosensorites, aga ka kudede kleepimiseks ja operatsiooni ajal verejooksu peatamiseks.
Gongi töörühm kirjeldab oma saavutust ajakirjas Nature.
Toimetaja: Hana Geara
