Биоадгезивы – это природные полимерные материалы, которые действуют как клеящие вещества . Этот термин иногда используется в более широком смысле для описания клея, полученного синтетическим путем из биологических мономеров , таких как сахара , или для обозначения синтетического материала, предназначенного для приклеивания к биологической ткани .
Биоадгезивы могут состоять из различных веществ, но особое место занимают белки и углеводы . Белки, такие как желатин , и углеводы, такие как крахмал , использовались человеком в качестве клеев общего назначения в течение многих лет, но, как правило, из-за их недостатков в работе они были заменены синтетическими альтернативами. Высокоэффективные клеи, встречающиеся в природе, в настоящее время изучаются, но еще не получили широкого коммерческого использования. Например, в целях биомимикрии исследуются биоадгезивы, выделяемые микробами, морскими моллюсками и ракообразными . [1]
Биоадгезивы представляют коммерческий интерес, поскольку они, как правило, биосовместимы, т.е. пригодны для биомедицинских применений, связанных с кожей или другими тканями тела. Некоторые работают во влажной среде и под водой, в то время как другие могут придерживаться низкой поверхностной энергии — неполярных поверхностей, таких как пластик . В последние годы [ когда? ] на индустрию синтетических клеев повлияли экологические проблемы, а также проблемы со здоровьем и безопасностью, связанные с опасными ингредиентами, выбросами летучих органических соединений и трудностями с переработкой или восстановлением клеев, полученных из нефтехимического сырья. Рост нефтицены также могут стимулировать коммерческий интерес к биологическим альтернативам синтетическим клеям.
Организмы могут выделять биоадгезивы для использования в прикреплении, строительстве и обструкции, а также в хищничестве и защите. Примеры [2] включают их использование для:
Некоторые биоадгезивы очень прочные. Например, взрослые ракушки достигают силы отрыва до 2 МПа (2 Н/мм 2 ). Столь же сильный, быстро прилипающий клей, который содержит 171 различных белков и может прилипать к влажным, влажным и нечистым поверхностям, вырабатывается очень твердыми [4] [5] видами блюдечек Patella vulgata ; этот клейкий материал является очень интересным предметом исследований при разработке хирургических клеев и некоторых других применений. [6] [7] [8] Шелковый дурман также может использоваться в качестве клея паукообразными и насекомыми .
Небольшое семейство белков, которые иногда называют полифенольными белками, вырабатывается некоторыми морскими беспозвоночными , такими как голубая мидия, Mytilus edulis [9] , некоторыми водорослями » [ нужна ссылка ] и полихетой Phragmatopoma californica . [10] Эти белки содержат высокий уровень посттрансляционно модифицированной — окисленной — формы тирозина, L-3,4-дигидроксифенилаланина (леводопа, L-ДОФА) [10] , а также дисульфидной (окисленной) формы цистеина. ( цистин ). [9] У дрейссены ( Dreissena polymorpha), два таких белка, Dpfp-1 и Dpfp-2, локализуются в месте соединения биссусных нитей и адгезивной бляшки. [ актуально? ] [11] [ актуально? ] Присутствие этих белков, как правило, способствует повышению жесткости материалов, функционирующих в качестве биоадгезивов. [12] [ нужна цитата ] Присутствие дигидроксифенилаланина-фрагмента возникает в результате действия фермента типа тирозингидроксилазы ; [ править ] in vitro было показано, что белки могут быть сшиты (полимеризованы) с помощью грибной тирозиназы . [актуальны? ][13]