Heb je je ooit afgevraagd waarom verf van de muur afbladdert tijdens de hoge luchtvochtigheid in de zomer? Het is dezelfde reden dat verbanden loskomen van de huid als we baden of zwemmen.

grensvlak water, zoals het bekend is, vormt een gladde en niet-klevende laag tussen de lijm en het oppervlak waarop het moet plakken, interfereren met de vorming van lijmverbindingen tussen de twee.

Het overwinnen van de effecten van grensvlakwater is een van de uitdagingen waarmee ontwikkelaars van commerciële lijmen worden geconfronteerd.

Om een ​​oplossing te vinden, onderzoekers hier van de Universiteit van Akron kijken naar een van de sterkste materialen die in de natuur worden gevonden:spinzijde.

'De beste lijm van de natuur'

De kleverige lijm die de zijden draden van spinnenwebben bedekt, is een hydrogel, wat betekent dat het vol water is. Men zou denken, dan, dat spinnen moeite zouden hebben met het vangen van prooien, vooral in vochtige omstandigheden - maar dat doen ze niet. In feite, hun kleverige lijm, die al jaren onderwerp is van intensief onderzoek, is een van de meest effectieve biologische lijmen in de hele natuur.

Dus hoe kan spinnenlijm blijven plakken in zeer vochtige omstandigheden?

Die vraag was het onderwerp van onderzoek door UA-afgestudeerde studenten Saranshu Singla, Gaurav Amarpuri en Nishad Dhopatkar, die hebben gewerkt met Dr. Ali Dhinojwala, interim-decaan van het College of Polymer Science and Polymer Engineering, en Dr. Todd Blackledge, een professor in de biologie in het Integrated Bioscience-programma. Beide professoren zijn hoofdonderzoekers in het Biomimicry Research Innovation Center (BRIC) van de UA, die gespecialiseerd is in het nabootsen van biologische vormen, processen, patronen en systemen om technische uitdagingen op te lossen.

De bevindingen van het team, die de aanwijzing kunnen bieden voor het ontwikkelen van sterkere commerciële kleefstoffen, kan worden gelezen in een paper dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerd Natuurcommunicatie .

Het overwinnen van vochtigheid

Singla en haar collega's gingen op zoek naar het geheim achter het succes van de gewone bolspin (Larinioides cornutus). Hoe overwint het het primaire obstakel van het bereiken van een goede hechting in de vochtige omstandigheden waar water aanwezig zou kunnen zijn tussen de lijm en het doeloppervlak?

Om de betrokken processen te onderzoeken, het team nam orb spider-lijm, plaats het op saffiersubstraat, onderzocht het vervolgens met een combinatie van interfacegevoelige spectroscopie en infraroodspectroscopie.

Spinlijm bestaat uit drie elementen:twee gespecialiseerde glycoproteïnen, een verzameling organische en anorganische verbindingen met een laag molecuulgewicht (LMMC's), en water. De LMMC's zijn hygroscopisch (wateraantrekkend), waardoor de lijm zacht en plakkerig blijft om te plakken.

Singla en haar team ontdekten dat deze glycoproteïnen fungeren als primaire bindmiddelen aan de oppervlakte. Glycoproteïne-gebaseerde lijmen zijn geïdentificeerd in verschillende andere biologische lijmen, zoals schimmels, algen, diatomeeën, zeesterren, stekelbaarzen en Engelse klimop.

Maar waarom verstoort het water in de spinlijm het contact met de lijm niet zoals bij de meeste synthetische lijmen?

Veelbelovende resultaten

De LMMC's, het team concludeerde, een voorheen onbekende functie vervullen van het sekwestreren van grensvlakwater, het voorkomen van lijmfalen.

Singla en collega's hebben vastgesteld dat het de interactie van glycoproteïnen en LMMC's is die de kleefkwaliteit van de geproduceerde lijm bepaalt, met de respectieve verhoudingen die variëren tussen soorten, waardoor de kleefkracht wordt geoptimaliseerd om overeen te komen met de relatieve vochtigheid van de habitat van de spin.

"De hygroscopische verbindingen - bekend als waterabsorbers - in spinlijm spelen een voorheen onbekende rol bij het wegdrijven van water van de grens, waardoor het falen van spinlijm bij hoge luchtvochtigheid wordt voorkomen, ’ legde Singla uit.

Het vermogen van de spinlijm om het probleem van grensvlakwater te overwinnen door het effectief te absorberen, is de belangrijkste bevinding van het onderzoek, en degene met misschien wel de sterkste vooruitzichten voor commerciële ontwikkeling.

"Stel je een verf voor die gegarandeerd is voor het leven, of het nu regent of wanneer de zon schijnt, ' merkte Singla op.

Allemaal dankzij je vriendelijke spinnenlijm uit de buurt.