Некоторые из самых гениальных решений подсказывает сама природа — возьмём, к примеру, мидий. Эти моллюски способны прочно прикрепляться к корпусам кораблей, образуя крепкое и водостойкое соединение, которому позавидовал бы любой клей. Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) и Центра совместных исследований «Динамические гидрогели на биоинтерфейсах» решили развить эту идею, создав новый тип супер-клея на основе смеси слизистых и клейких белков.
Разработка водостойких клеевых составов особенно актуальна для медицины: они могут улучшить уход за ранами, упростить хирургические процедуры и предотвратить инфекции после операций. На сегодняшний день уже существуют материалы, способные прочно приклеиваться к тканям, одновременно препятствуя размножению бактерий. Причём один из таких компонентов уже есть в нашем организме.
Речь идет о слизи — защитном барьере, покрывающем все внутренние поверхности нашего тела, не покрытые кожей. Слизь помогает организму бороться с бактериями и вирусами, защищает от неблагоприятного pH и делает такие процессы, как глотание, кашель и чихание, более эффективными. А что если объединить её антимикробные свойства с водостойкой липкостью мидий, чтобы получить новый, суперэффективный клей?
Чтобы проверить эту идею, учёные взяли образцы клеевых выделений мидий и соединили их с муциновыми белками свиней, а также синтетическими аналогами муцинов. Затем они исследовали полученные вещества, изучив их способность к гелеобразованию и механические свойства, а также протестировали их в качестве тканевых адгезивов и антимикробных покрытий.
Оказалось, что процесс гелеобразования можно точно контролировать — от нескольких секунд до нескольких часов в зависимости от молекулярной структуры полимеров.
«Изменяя степень сшивки молекул, мы можем регулировать скорость, с которой жидкость превращается в гель и прилипает к поверхности, — пояснил Райнер Хааг (Rainer Haag) из Свободного университета Берлина. — Причем это возможно на влажных поверхностях, при комнатной температуре и в очень мягких условиях — именно это делает наш метод уникальным.»
Испытания на свиной коже, использованной в качестве модели человеческой, показали, что новый состав отлично приклеивается и предотвращает размножение бактерий, в частности Pseudomonas aeruginosa — опасного возбудителя инфекций, часто встречающегося в послеоперационных осложнениях.
В этом исследовании использовались свиные муцины и синтетические полимеры, но в будущем возможно применение и человеческих аналогов.
«Мы пока не работали с образцами, полученными от человека, — отметил Джордж Деген (George Degen), постдокторант кафедры машиностроения MIT, — но предполагаем, что наш метод совместим с человеческими муцинами, например, из слюнных желез.»
И хотя разработка пока находится на ранних стадиях, учёные полагают, что в будущем новый супер-клей можно будет использовать в виде инъекций или аэрозоля, образующего липкий гель. Это поможет повысить безопасность пациентов при установке медицинских имплантов, а также создаст новый тип перевязочного материала, предотвращающего инфекции.
«Мы воодушевлены возможностью создания адгезивных гидрогелей для медицины — будь то антимикробные покрытия или хирургические клеи, — а также для экологически безопасной упаковки», — добавил Деген.
Казалось бы, сотрудничество слизи и мидий — не самое очевидное открытие 2025 года, но оно обещает принести реальные выгоды.
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
