Csiganyál ihlette sebragasztó

A Harvard Egyetem kutatóintézeteinek biomérnökei olyan szupererős ragasztóanyagot fejlesztettek ki, amely biokompatibilis – vagyis barátságos a szervezetünk számára –, és nedvesen is olyan erővel tapad az élő szövethez, mintha a testünk része, mondjuk a saját porcunk volna, számol be az Origo. „Anyagunk legfontosabb jellemzője, hogy rendkívüli tapadókészsége a rá ható erők átadásának és elnyelésének képességével párosul. E tulajdonságokat még egyetlen korábbi ragasztóanyagban sem sikerült ötvözni" – nyilatkozta Dave Mooney, a Harvard égisze alatt működő Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering professzora és a Science-ben publikált közlemény rangidős szerzője.

Amikor a cikket vezető szerzőként jegyző Jianyu Li, akkoriban a Wyss Institute, ma a McGill University munkatársa elkezdett töprengeni az orvosi ragasztóanyagok tulajdonságainak javításán, a megoldás váratlan helyről köszönt rá: a kulcsfontosságú ötletet egy meztelencsiga szolgáltatta.

Az élénk csupaszcsiga (Arion subfuscus), amely Európa-szerte és Észak-Amerika egyes területein is elterjedt, fenyegetett helyzetben olyan sajátos nyálkát választ ki, amely odaragasztja őt az aljzathoz, s ezzel igencsak megnehezíti egy esetleges ragadozó dolgát, aki megpróbálná őt lepiszkálni onnan. Korábbi kutatásokból ismeretes volt, hogy a speciális nyálka alapját egy sűrű vivőanyag képezi, amelybe pozitív töltésű fehérjék keverednek. Li és munkatársai a csiga példáján okulva olyan kettős rétegű hidrogélt (magas víztartalmú zselés anyagot) kísérleteztek ki, amelyben egy alginátból és poliakrilamidból álló térhálós gél felszínére pozitív töltésű polimereket hordozó tapadóréteget vittek fel.

E polimerek háromféle mechanizmussal tapadnak a biológiai szövethez: a negatívan töltött sejtfelszínek iránti elektrosztatikus vonzás útján, a szomszédos atomokkal létesített kovalens kötések által, és fizikailag a környező molekulák közé ékelődve. E három hatás együttesen páratlan erejű kötődést biztosít. Nem elhanyagolható ugyanakkor a polimer-réteget hordozó gélmátrix szerepe sem: „A legtöbb korábbi anyag tervezői kizárólag a szövet és a ragasztó közötti határfelületre koncentráltak. A mi ragasztóanyagunk viszont a hordozó mátrix révén képes elnyelni a rá ható erőket, így jelentős mértékben deformálódhat anélkül, hogy elszakadna" – emelte ki Li.

A csoport úgy alakította ki a hordozó mátrix összetételét, hogy az alginát gélbe kalciumionokat kevert, amelyek ionos kötésekkel kapcsolódnak az alginát térhálóhoz. Külső erőhatásra először ezek a „beáldozható" ionos kötések szakadnak el, így a mátrix nagy mennyiségű energiát nyelhet el, mielőtt a szerkezete ténylegesen károsodna. Kísérleti tesztekben más orvosi ragasztókkal összevetve az új anyag több mint háromszor akkora erőhatást viselt el, mielőtt elengedett volna, és amikor végül elszakadt, akkor sem a szövet és a ragasztófelület közötti kölcsönhatás bomlott meg, hanem a hordozó gél nem bírta tovább a feszültséget.

A kutatók egy sor különféle sertés-szöveten – szárazakon és nedveseken egyaránt – kipróbálták a ragasztót. A tesztek során az új anyag minden más orvosi ragasztónál erősebben kötődött a bőrhöz, porchoz, szívhez, artériához és májhoz.