Kijk nu niet, maar je bent omsingeld. Werkelijk. Binnen handbereik - waarschijnlijk zelfs u aanraken - zijn lastig, kleverig, mogelijk zelfs giftig, stoffen. Slecht voor de planeet, permanent, misschien zelfs slecht voor je gezondheid. Ze staan ​​in jouw schoenen, op je telefoon, op je laptop, op de loer in de plooien van enveloppen, op boeken, in de stoel waarin je zit, de vloer onder je voeten, en in ontelbare andere voorwerpen in je huis, kantoor en de wereld van alledag.

Het zijn lijmen. Essentieel voor het dagelijks leven, bijna onmerkbaar, maar ook zeer problematisch. Ze kunnen giftig zijn en zijn meestal permanent. Chemici van Purdue University bestuderen schelpdieren om nieuwe, veiliger, en duurzamere kleefstoffen voor toepassingen variërend van verbanden en medische toepassingen tot kleding, huishoudelijke artikelen, elektronica en meer.

Mensen proberen al millennia dingen bij andere dingen te houden. Maar schaaldieren doen het al eonen langer. En daar zijn ze veel beter in dan mensen. Daarom vroegen Purdue-chemici zich af:waarom gebruiken we niet gewoon wat ze gebruiken? Iedereen die ooit heeft geprobeerd een zeepok van een rots los te maken, weet dat het bijna onmogelijk is.

Dat succes is iets wat Jonathan Wilker, een Purdue hoogleraar scheikunde en materiaalkunde, en zijn lab hopen te leren van - en voort te bouwen.

Schelpdieren en zout water:hechting onder water die werkt

"We beginnen met te kijken naar dieren die kleefstoffen maken, " zei Wilker. "We werken nog steeds aan het begrijpen van de grondbeginselen van hoe dieren zoals mosselen en oesters doen wat ze doen, hoe de chemie en techniek samenwerken. We zien zelfs hoe de omgeving om hen heen en het oppervlak waaraan ze vasthouden van invloed is op wat ze doen."

Beestjes zoals zeepokken, mosselen en oesters leven op plaatsen waar ze voortdurend worden geteisterd door golven en wind en belaagd door potentiële roofdieren. Hun leven hangt af van het kunnen vasthouden aan rotsen en hun naburige schelpdieren.

hechtingen, schroeven en nietjes worden allemaal veel gebruikt om wonden te sluiten, bind weefsels en zet botten, maar ze zijn allemaal erg schadelijk en extreem pijnlijk. Als artsen een chemische lijm hadden die ze in plaats daarvan konden gebruiken, genezing zou toenemen en nevenschade zou afnemen. Het lichaam, echter, is een uitdagende omgeving voor lijmen:nat en constant in beweging. Veel zoals de zee.

Wetenschappers in het laboratorium van Wilker, waaronder twee postdoctorale onderzoekers, vijf afgestudeerde studenten, vier niet-gegradueerde onderzoekers en 1, 000 schelpdieren - bestudeer hoe schelpdieren materialen maken, welke componenten van de lijmen een actieve rol spelen bij het hechten en testen van nieuwe synthetische en biomimetische lijmen om hun werkzaamheid te bepalen, haalbaarheid en prestaties. Ze bouwen voort op dat begrip om lijmen te ontwikkelen die onder water werken, zijn sterker, duurzamer, gemaakt van voedingsproducten en die indien nodig kunnen worden losgemaakt.

"We maken lijmen met nieuwe functionaliteiten, " zei Wilker. "We kunnen nieuwe chemische groepen toevoegen om allerlei eigenschappen aan te pakken, wees die natte binding, rubberachtige flexibiliteit of het vermogen om te hechten en vervolgens te ontbinden. Een van onze systemen kan zelfs sterker zijn dan wat de dieren onder water maken. In dat geval, we gebruiken chemie die is geïnspireerd door de schaaldieren, maar over het algemeen, ons systeem is een vereenvoudiging van wat de dieren produceren."

Op zoek naar nieuwe lijm:lijmen niet-toxisch maken, omkeerbaar

Elk product in het lijmpad bij de bouwmarkt heeft een keerzijde. Velen zijn giftig. Spaanplaat, laminaatvloeren en hardhouten multiplex worden allemaal bij elkaar gehouden met harsen op basis van formaldehyde, die kankerverwekkend kunnen zijn. Aanvullend, veel lijmen zijn permanent. Er is geen manier om de band te ontbinden wanneer een product aan het einde van zijn levensduur is, waardoor de componenten vaak niet kunnen worden gerecycled.

"Bijna elke gangbare lijm is op petroleumbasis en niet afbreekbaar, ' zei Wilker. 'Als je laptops of mobiele telefoons, schoenen of meubels zijn niet meer nodig, de meeste gaan rechtstreeks naar een stortplaats. Zelfs materialen zoals karton worden vaak niet gerecycled vanwege de lijmen."

Veel lijmen zijn bijna permanent, een factor die veel mensen hebben ontdekt bij het verwijderen van de gummie van een sticker of prijskaartje van een product - of helaas, van een autoraam waar een kind zat. Kleverigheid naar believen kunnen omkeren, zou mensen meer controle over hun omgeving geven.

Het verhogen van de duurzaamheid en de functionaliteit van lijmen kan het menselijk leven op talloze manieren verbeteren:door de blootstelling aan schadelijke chemicaliën te beperken, door genezing comfortabeler te maken, en door producten duurzamer en beter recyclebaar te maken om hulpbronnen en de planeet te behouden. Het laboratorium van Wilker werkt aan het maken van lijmen van biogebaseerde en zelfs op voedsel gebaseerde verbindingen.

Adhesie is een snel evoluerend veld met een enorm potentieel. Het is een gebied waarin Wilker een erkend expert is, dankzij een verdwaalde draad van nieuwsgierigheid die we in de oceaan tegenkwamen.

"De kernideeën in ons lab komen van tijd onder water doorbrengen, " zei Wilker. "Ik was aan het SCUBA-duiken, zag schelpdieren aan rotsen kleven en dacht:'Ik vraag me af hoe dat werkt?' Toen ik terug in het lab kwam, Ik was verrast om te horen wat er nog onbekend was. Er zijn zoveel opwindende mogelijkheden en toepassingen om na te streven als we het allemaal kunnen uitzoeken."

Als hoogleraar scheikunde aan het College of Science en hoogleraar materiaalkunde, Wilker overbrugt de werelden van wetenschap en techniek in zijn pogingen om de natuurlijke wereld aan te boren voor innovatieve oplossingen voor hechtingsproblemen. Het Office of Naval Research en de National Science Foundation helpen zijn onderzoek te financieren.

Wilker heeft samengewerkt met het Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization om patenten op zijn lijmen aan te vragen bij het U.S. Patent and Trademark Office. Hij begint ze commercieel beschikbaar te maken via commerciële ondernemingen, waaronder een startup, Mossel Polymers Inc.