Blauwe mosselen ( Mytilus edulis ) brengen hun dagen door met beukende golven. Ze slagen erin om vastgebonden te blijven aan de rotsen of hun medemosselen dankzij een zeer effectieve onderwaterlijm die ze produceren. Omdat het bereiken van hechting in de aanwezigheid van water zo uitdagend is, wetenschappers die geïnteresseerd zijn in het produceren van effectieve lijmen voor gebruik in natte omgevingen (bijv. voor chirurgische of tandheelkundige behandelingen) hebben zich voor inspiratie tot mosselen gewend. In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Wetenschap, een door McGill geleid internationaal onderzoeksteam meldt dat, na tien jaar werk in het gebied, het is erin geslaagd de cellulaire mechanismen bloot te leggen waarmee mosselen onderwaterkleefstoffen maken.

"Het specifieke mechanisme waarmee mosselen hun kleefstof produceren, is tot nu toe in nevelen gehuld omdat alles verborgen in de mosselvoet gebeurt, " zegt Tobias Priemel, de eerste auteur op het papier, een doctoraat student in het Harrington Lab, die de afgelopen zeven jaar aan dit onderzoek heeft gewerkt, oorspronkelijk als MSc-student in Duitsland. "Om de betrokken mechanismen te begrijpen, hebben we geavanceerde spectroscopische en microscopische technieken toegepast en een experimentele benadering ontwikkeld die verschillende geavanceerde en basismethodologieën uit de hele biochemie combineerde, scheikunde, en materiaalkunde."

Mosselen maken lijm in 2-3 minuten

Door informatie op subcellulair niveau te verzamelen, ontdekten de onderzoekers dat in de mosselvoet, er zijn micron-sized kanalen (variërend in diameter van 1/10 tot de volledige breedte van een mensenhaar) die de stoffen die samenkomen om de lijm te maken, door een trechter leiden. Gecondenseerde vloeibare eiwitten in kleine zakjes (blaasjes) worden uitgescheiden in de kanalen waar ze zich vermengen met metaalionen (ijzer en vanadium, opgenomen uit zeewater). De metaalionen, die ook worden opgeslagen in kleine blaasjes, worden langzaam vrijgegeven in een zorgvuldig getimed proces, uiteindelijk uitharden (of verharden) van het vloeibare eiwit tot een vaste lijm.

Vooral de accumulatie en het gebruik van vanadium is interessant, omdat van slechts een paar andere organismen bekend is dat ze vanadium hyperaccumuleren. De onderzoekers denken dat het een belangrijke rol speelt bij het uitharden van de lijm en blijven op dit gebied werken.

"Mosselen kunnen hun onderwaterkleefstof binnen 2-3 minuten maken door metaalionen te mengen met de vloeibare eiwitten, " legt Matthew Harrington uit, een universitair hoofddocent bij McGill's Chemistry Department en de senior auteur van het papier. "Het is een kwestie van de juiste ingrediënten bij elkaar brengen, onder de juiste omstandigheden met de juiste timing. Hoe meer we begrijpen over het proces, de betere ingenieurs zullen deze concepten later kunnen aanpassen voor het maken van bio-geïnspireerde materialen."

De studie "Microfluïdische fabricage van met metaalionen uitgeharde bioadhesieven door mosselen" is gepubliceerd in Wetenschap .