Los mejillones son polizones marítimos notorios conocidos por dañar los cascos de los barcos, pero estas mismas propiedades adhesivas tienen aplicaciones de ingeniería generalizadas, científicos de China y Estados Unidos escriben en una reseña publicada el 10 de julio en la revista Importar . Sugieren que la química de los hilos de mejillón está inspirando innovaciones de ingeniería que abordan una amplia gama de problemas, desde la limpieza de derrames de petróleo hasta el tratamiento del agua contaminada.

Los mejillones resisten las corrientes poderosas y las olas contundentes al adherirse a las rocas usando grupos de delgados, Hilos de byssus sorprendentemente resistentes. Estos hilos deben su poder adhesivo a un grupo de aminoácidos llamado dihidroxifenilalanina (DOPA), que se adhiere a la superficie realizando una serie de gimnasia molecular, incluyendo enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas y electrostáticas.

Los científicos han descubierto que DOPA puede adherirse a todo tipo de sustratos sólidos a través de estas interacciones, al igual que la dopamina, una molécula con una estructura similar a la DOPA. La investigación que sugiere que la dopamina puede formar un recubrimiento universal en una amplia gama de sustratos estimuló el crecimiento de la química inspirada en el mejillón como una nueva y poderosa herramienta para la ingeniería de superficies de materiales y la ciencia ambiental.

"En general, los mejillones se consideran una molestia en las industrias marinas porque colonizarán las superficies sumergidas, ", dice Hao-Cheng Yang, investigador de la Escuela de Ingeniería Química y Tecnología de la Universidad Sun Yat-sen en China." Pero desde otro punto de vista, la unión robusta de los mejillones en sustratos bajo el agua ha inspirado una estrategia biomimética para lograr una fuerte adhesión entre materiales en el agua ".

Ya están en marcha una variedad de innovaciones inspiradas en el mejillón. Un grupo de investigadores en China ha desarrollado un glóbulo rojo universal, que puede ser aceptado por personas de todos los tipos de sangre, que funciona mediante el uso de recubrimientos inspirados en el mejillón para proteger a la célula de la detección por parte del sistema inmunológico del cuerpo (y por lo tanto prevenir la respuesta inmunitaria destructiva que resultaría).

Otras investigaciones han logrado desarrollar materiales superiores para separar aceite y agua, lo que podría ayudar a mitigar el daño ambiental al medio marino después de los derrames de petróleo. A diferencia de algunos materiales desarrollados previamente, Los investigadores creen que estas innovaciones impulsadas por el mejillón pueden ser adecuadas para la producción a gran escala. Los mejillones también han inspirado avances en la tecnología de purificación de agua. Materiales innovadores capaces de eliminar metales pesados, contaminantes orgánicos, y los patógenos de las aguas residuales se están desarrollando a partir de la dopamina polimerizada, que se une fácilmente a estos contaminantes oa otros materiales con tales propiedades de captura.

Sin embargo, aunque las propiedades aglutinantes de los mejillones han inspirado una variedad de investigaciones recientes, Los desafíos aún deben superarse antes de que puedan aplicarse en el mundo real. Los científicos todavía están trabajando para comprender completamente las relaciones estructura-propiedad de las sustancias químicas inspiradas en el mejillón, como la polidopamina, y para comprender la compleja red de interacciones entre los aminoácidos que influyen en sus propiedades adhesivas.

"A pesar de la simplicidad y la eficacia, todavía existen algunas limitaciones inherentes, "dice Yang." Por lo general, se necesitan condiciones alcalinas para realizar la polimerización de la dopamina, por lo que no se puede aplicar a materiales inestables en condiciones alcalinas. Es más, la deposición de PDA es un proceso que requiere mucho tiempo:se necesitan decenas de horas para formar un recubrimiento uniforme en la mayoría de las superficies de los materiales ".

Algunos investigadores esperan superar estos desafíos al encontrar de bajo costo, estable, y sustitutos seguros de la polidopamina, como los polifenoles.