«Умный» клей из паутины

1.

«Умный» клей из паутины

2.

Обычно почти
невидимая,
паутина
особенно
красива, когда
украшена
ожерельем из
росинок.
Подобно этим
каплям воды,
шёлковая
основа
паутинной нити
покрыта
бесчисленными
капельками
клейкого
вещества,
размер которых
не превышает
20 микрон

3.

Ловчие сети пауков
состоят из белковых
волокон, подобных
шёлку, покрытых
микроскопическими
капельками «клея»,
обеспечивающими
требуемую для ловли
добычи
липкость.Команда
полимерщиков и
биологов из США
открыла, что капельки
«клея», плотно
покрывающие ловчую
сеть пауков,
многофункциональны:
их механические
свойства существенно
зависят от
прилагаемой силы и
скорости деформации,
придавая творению
паука оптимальные
эластичность и
клейкость,
необходимые для ловли
добычи.

4.

Эксперимент
заключался в
следующем: тонкую
стеклянную иголку
приводили в
соприкосновение с
клеевой капелькой,
после чего иголку с
постоянной скоростью
отводили назад до тех
пор, пока тянущийся за
иголкой клеевой
«мостик» не обрывался;
при этом
регистрировали
возникающую силу
противодействия.
Оказалось, что
характеристика сила–
расстояние сильно
зависит от скорости, с
которой отводили иглу:
при высоких скоростях
клей вёл себя как
вязкое вещество, а при
маленьких — как
упругое

5.

Такое двойственное
поведение клеевого
материала очень
оправдано, если
вспомнить
предназначение сети
паука: поймать жертву и
удержать её. Когда
жертва попадается в
сеть, шёлковая паутина
немедленно
растягивается под
ударом. В этих же самых
условиях клеевые капли,
«нанизанные» на нити,
поведут себя как вязкое
вещество, обеспечивая
максимально
качественное «влипание»
паучьей пищи в сеть.осле
того, как жертва уже
поймана и может
совершать лишь слабые
и медленные движения,
клей становится чем-то
вроде резины, которая
уже не позволит добыче
высвободиться.

6.

Каков же молекулярный
механизм этой
«многофункциональности
»? В случае клея паутины
точные молекулярные
данные отсутствуют, и
пока нельзя сказать
наверняка, какие именно
механизмы отвечают за
необычное вязкоупругое
поведение этого
вещества. Пока известно
только, что клейкие
капельки состоят из
макромолекулярного
«ядра» (гликопротеины) и
вязкой оболочки (раствор
солей, аминокислот,
пептидов и
нейротрансмиттеров.
Кроме того, для других
организмов (в частности,
бактерии Caulobacter
crescentus) показано, что
за клейкость секретов
отвечают именно сахара
гликопротеинов.

7.

В будущем
паутина и другие
природные
вещества станут
основой для
нового поколения
биоматериалов,
о которых
сейчас можно
только мечтать:
лёгкие, прочные,
биосовместимые
, технологичные
и, само собой,
«зелёные» (то
есть,
экологически
безопасные при
производстве), —
одним словом,
«умные».

8.

Литература
Vasav Sahni, Todd A. Blackledge, Ali Dhinojwala. (2010). Viscoelastic
solids explain spider web stickiness. Nat Comms. 1, 1-4;
Краснова Е.Д. (2009). Уровни организации пептидов паутины: от
аминокислотной последовательности к нити с рекордными
свойствами. «Российские нанотехнологии». 7–8;
H. Lee, S. M. Dellatore, W. M. Miller, P. B. Messersmith. (2007). MusselInspired Surface Chemistry for Multifunctional Coatings. Science. 318,
426-430;
Fritz Vollrath, Wayne J. Fairbrother, Robert J. P. Williams, Edward K.
Tillinghast, David T. Bernstein, et. al.. (1990). Compounds in the droplets
of the orb spider's viscid spiral. Nature. 345, 526-528;
Omer Choresh, Battuya Bayarmagnai, Randolph V. Lewis. (2009). Spider
Web Glue: Two Proteins Expressed from Opposite Strands of the Same
DNA Sequence. Biomacromolecules. 10, 2852-2856;
Haeshin Lee. (2010). Intelligent glue. Nature. 465, 298-299.

9.

Спасибо за внимание!