Wanneer mosselen worden genoemd, kan een leuk bord moules-frites te binnen schieten, maar sommige tweekleppigen zijn peskier dan dat ze lekker zijn. Tientallen mosselsoorten die zowel in zoet als in zout water leven, zijn een enorme overlast, bekend vanwege hun koppige vasthouden aan rotsen, pieren en boten en hun weg liften naar nieuwe locaties. Maar een nieuw overzicht van studies in het tijdschrift Matter suggereert dat iets dat mosselen zo gek maakt - hun kleefkracht - allerlei toepassingen in de techniek zou kunnen hebben.
Susie Nelson van NPR meldt zelfs dat de onderwaterkokkracht van mosselen zo indrukwekkend is, dat het een heel studieveld heeft voortgebracht dat door mossel geïnspireerde chemie wordt genoemd. Onderzoekers beoordeelden recente ontwikkelingen geïnspireerd door de tweekleppigen en ontdekten dat mosselplakker allerlei toepassingen kon hebben, waaronder het opruimen van olievlekken, het zuiveren van water en het creëren van een universele rode bloedcel.
Waarom zijn mosselen zo goed in het vasthouden aan rotsen en scheepsschroeven? Volgens een persbericht komt die kleefkracht van dunne byssusdraden, filamenten die ze gebruiken om zich aan rotsen vast te klampen en die vaak de 'baard' van de mossel wordt genoemd. Die draden gebruiken een aminozuurgroep genaamd dihydroxyfenylalanine of DOPA, die een paar chemietrucs gebruikt, zoals waterstofbinding, waardoor het een supersterke binding kan vormen met allerlei soorten substraten.
Op basis van die draden hebben chemici een kunstmatige versie van de mossellijm ontwikkeld, polydopamine of PDA genaamd. En dat is waar de ingenieurs nieuwe toepassingen voor vinden.
Studie co-auteur Seth Darling, directeur van het Centre for Molecular Engineering bij Argonne National Laboratory, heeft bijvoorbeeld geëxperimenteerd met PDA om zware metalen uit water te verwijderen omdat de verbinding geladen deeltjes afstoot en water aantrekt, meldt Nelson van NPR . Het tweaken van het materiaal kan ook een vergelijkbare opruimfunctie vervullen met organische verontreinigende stoffen, ziekteverwekkers en met olievlekken, iets dat op kleine schaal is getest.
"Als je een olie-watermengsel tegen dat membraan aanbrengt, zal de olie spontaan door de poriën stromen en blijft het water achter, " zegt Darling.
Volgens het persbericht gebruikt een groep wetenschappers in China het materiaal ook om een universele rode bloedcel te ontwikkelen, die voor iedereen kan worden gebruikt, ongeacht het bloedtype. Een coating geïnspireerd op de mossellijm op de bloedcel verbergt deze in wezen voor het immuunsysteem van het lichaam, dat normaal gesproken onverenigbare bloedcellen aanvalt. Het materiaal zou ook toepassingen kunnen hebben bij het genereren van zonnestoom, waarbij zonlicht water omzet in stoom. Dat proces kan worden gebruikt om water te destilleren en te steriliseren en kan ook worden gebruikt voor energieopwekking.
Georgia Tech scheikundig ingenieur Blair Brettmann, die niet bij het onderzoek betrokken was, vertelt Nelson dat de mogelijke toepassingen voor waterzuivering opwindend zijn en dat de materialen ook dingen kunnen veroorzaken, zoals medische kleefstoffen die plakkerig kunnen blijven in een natte omgeving.
Maar er zijn nog enkele belangrijke wegversperringen voor een door mossel geïnspireerde toekomst, zegt co-auteur Hao-Cheng Yang, een ingenieur aan de Sun Yat-Sen University.
"Ondanks eenvoud en effectiviteit, zijn er nog enkele inherente beperkingen, " zegt Yang. “Alkalische omstandigheden zijn meestal nodig om de polymerisatie van dopamine te realiseren, dus het kan niet worden toegepast op materialen die onstabiel zijn onder alkalische omstandigheden. Bovendien is de afzetting van PDA een tijdrovend proces - het duurt tientallen uren om een uniforme coating te vormen op de meeste materiële oppervlakken. "
Het is ook mogelijk dat een deel van de kleefkracht van de mosselen komt van het feit dat ze dichte kolonies vormen - de aggregatie van weekdieren kan bepaalde aminozuren combineren om de kolonie nog meer lijm te maken. In het artikel zeggen de onderzoekers dat dopamine duur is om te produceren, dus suggereren ze dat materiaalwetenschappers dieper ingaan op vergelijkbare plantaardige stoffen zoals looizuur.
Met andere woorden, er is nog veel te leren over de plakkerigheid van mosselen voordat de weekdieren van ons bord komen en een bio-ontworpen toekomst tegemoet gaan.
