 Натуральный клей из английского плюща может помочь излечивать раны, создать более крепкую броню для военных, а также, косметику, которая дольше не стирается.
В новом исследовании ученые из Университета штата Огайо вычислили крошечные частицы, которые являются ответственными за способность плюща так крепко обвивать деревья, изгороди и здания. Как известно, плющ способен выдерживать ураганы и торнадо, а, кроме того, выводить из себя владельцев собственности, за которую нахальное растение уцепилось.
Исследователи обнаружили сферические частицы в клейком веществе английского плюща и идентифицировали среди них самый важный протеин.
«Если понять, каким именно образом этот протеин придает плющу такую силу, мы сможем придумать новые подходы в инженерии: создать биовдохновленные клеи для медицинских и промышленных целей», комментирует Мингджан Цанг, инженер-биомедик, профессор Университета и ведущий автор исследования.
«Мы сделали важный шаг на пути к тому, чтобы понять, почему плющ такой устойчивый всем ветрам. Теперь мы раскрыли секрет клеящего вещества и молекулярный механизм, которым пользуется растение», рассказывает далее Мингджан Цанг. В своей работе ученый вместе со своими коллегами фокусировался на том, чтобы найти новые решения для медицины.
Статья об исследовании недавно появилась в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Как и многие из ученых до него (среди них можно назвать и Чарльза Дарвина), Мингджан Цанг был поражен английским плющом: не просто его красотой, но и физическими механизмами, которыми пользуется растение, и его силой.
«У плюща есть маленькие структуры, покрытые волосками. Эти структуры прекрасно взаимодействуют с поверхностью, позволяя растению взбираться на высоту. Однажды я просто смотрел на плющ, который растет в моем заднем дворе, и поражался силой этого растения», делится впечатлениями ученый.
«Это растение очень сложно оторвать от поверхности, даже такие природные катастрофы, как ураганы, не справляются с этой задачей. Плющ обладает одной из самых сильных адгезионной силой в мире».
Когда Мингджан Цанг и его команда рассмотрели клей плюща при помощи мощного атомного микроскопа, они смогли идентифицировать элемент в адгезивном веществе растения, о котором до них никому не было известно.
Крошечные частицы в адгезивном веществе на лабораторных пластинах ученых был сделаны, в основном, из арабиногалактановых протеинов. Такие водорастворимые протеины часто встречаются в растениях. Затем американские исследователи продолжили изучать вещество. Ученые обнаружили, что компонент работает в качестве клея благодаря кальций-опосредованной интеракции между протеинами и пектином в желатиновой жидкости, которую также выделяет плющ.
Мингджан Цанг говорит, что частицы, в которых содержится множество таких протеинов, облагают невероятными адгезионными способностями. Эти способности можно использовать и на благо человечества, например, в биомедицинской инженерии, или для изготовления нового вида краски.
Мингджан Цанг является членом Научно-исследовательского института сердца и легких Университета штата Огайо. Ученый особо заинтересован в создании биоклеев, которые помогают заживать ранам после перенесенных травм и хирургических операций. Другие же, например, военные США, заинтересованы тем, что адгезионное вещество способно покрывать поверхности и, таким образом, укреплять броню.
Многие растения прекрасно умеют взбираться наверх, но у ученых не так много информации об адгезионных веществах, которые позволяют им прилипать к стенам, оградам, да и ко всему, что стоит у них на пути.
«Когда плющ карабкается наверх, растение выделяет эти крошечные наночастицы. При помощи этих частиц растение начинает реагировать с поверхностью. Вещество, выделяемое плющом, однородное и не слишком вязкое, поэтому, растения могут покрыть большие площади разнообразных поверхностей», говорит ученый.
А после того, как из выделенного вещества испаряется вода, формируется сильная химическая связь.
Получается, что плющ обладает природным адгезионным механизмом.
Плющ не просто покрывает клеем поверхность, на которую карабкается, растение находит способ обнаруживать невидимые невооруженным глазом щели для того, чтобы только укрепить связь.
Для того, чтобы подтвердить свою находку, Мингджан Цанг и его коллеги использовали наночастицы для того, чтобы реконструировать постой клей, имитирующий клейкое вещество плюща. Для того, чтобы изготовить более сложные адгезионные вещества, основанные на этой технологии, потребуется гораздо больше времени, а также, дальнейшие исследования.
Адгезионное вещество плюща не только придает растению силу.
«Клей плюща непросто разрушить при высокой влажности, низких и высоких температурах», говорит Мингджан Цанг. «Плющ прекрасно сопротивляется разным погодным условиям, а значит, что адгезионное вещество, которое выделяет растение, является прекрасным кандидатом для покрытия брони».
Вообще, плющ считается растением-вредителем, потому что оно может нанести серьезный урон зданиям и мостам. Теперь ученые знают, почему именно растение обладает таким потенциалом, а это значит, что и бороться с нежелательными зелеными насаждениями тоже будет проще.
|
