Een test met de nieuwe lijm onder water.
Marco Dompé & Francisco J. Cedano-Serrano/Wageningen University & Research

Mossels inspireren onderzoekers tot lijm die prima onder water werkt

Dingen onder water aan elkaar kleven, is een grote technische uitdaging omdat water de grootste vijand is van zowat alle lijmen. Onderzoekers van Wageningen University & Research hebben nu echter een kleefstof ontwikkeld die in staat is om veel oppervlakken onder water aan elkaar te lijmen. De kleefstof is injecteerbaar, wat mogelijkheden opent voor gebruik in natte omgevingen zoals het menselijk lichaam, waar ze een beter alternatief zou kunnen zijn  voor de nu gebruikte technieken als naaien of nieten. 

Lijmen die reageren op druk, zijn bruikbaar op bijna elk droog oppervlak, maar zodra het oppervlak nat wordt, lukt dat veel minder goed. Water vermindert de mechanische eigenschappen van de lijm in aanzienlijke mate, en verhindert een goed contact tussen de lijm en het oppervlak.  

Die uitdaging is echter al lang opgelost door een groot aantal natuurlijke organismen zoals mossels en bepaalde borstelwormen. Phragmatopoma californica, de "sandcastle worm", is zo'n worm, die buisjes vormt uit zandkorrels die hij met een speciale lijm aan elkaar kleeft. 

Deze dieren die in het water leven, scheiden een vloeibare substantie af die vervolgens uithardt ten gevolge van veranderingen in de omstandigheden in de omgeving, zoals bijvoorbeeld de zuurtegraad. Dit laat de organismen toe zich vast te hechten aan een oppervlak, ook een nat oppervlak. 

De natuurlijke lijm die ze gebruiken, bestaat vooral uit bepaalde proteïnen met een tegengestelde lading, en hij wordt opgeslagen in de vorm van een complexe gel, die vloeibaar is en zich niet mengt met water. 

Een mossel bij laagtij, uit het water. Duidelijk zichtbaar zijn de byssus-draden waarmee de mossel zich stevig verankerd heeft aan het natte oppervlak.

Inspiratiebron

Onderzoekers van de groep Wageningen Physical Chemistry and Soft Matter hebben deze wezens nu gebruikt als inspiratiebron voor de ontwikkeling van een nieuwe lijm, die een oplossing biedt voor de meeste uitdagingen die verbonden zijn aan het lijmen onder water. 

De kleefstof wordt bereid door waterachtige oplossingen te vermengen  van polymeren met tegengestelde ladingen, die gemodificeerd zijn met warmtegevoelige eenheden. 

Het materiaal, dat vloeibaar is bij kamertemperatuur, wordt onmiddellijk hard als de temperatuur stijgt boven 32 graden. Bij die temperatuur komen de warmtegevoelige ketens - polymeren zijn lange ketens van moleculen - bij elkaar en storten ze in elkaar, waardoor de kleefstof veel harder wordt.

Bij testen onder water vertoonde het materiaal indrukwekkende adhesieve eigenschappen, en hechtte het zich stevig vast aan oppervlakken als glas, teflon of elektrisch geladen oppervlakken.

De nu ontwikkelde lijm is dan ook een uitstekende kandidaat om weefsels aan elkaar te kleven in het menselijk lichaam, zo zeggen de onderzoekers. In het lichaam zou de temperatuur zorgen voor een onmiddellijke uitharding zonder dat daarvoor nog bijkomende chemische stoffen moeten gebruikt worden. Bovendien is het materiaal makkelijk in te spuiten bij kamertemperatuur, en verspreidt het zich niet in de omgeving omdat het zich niet vermengt met water. 

 De onderzoekers werken nu aan een optimalisatie van de eigenschappen van het materiaal om nog betere resultaten te verkrijgen. Die zouden hen toelaten om de lijm te testen op echt biologisch weefsel, en mogelijk kan die dan gebruikt worden om zacht weefsel te herstellen, en wonden te sluiten na een ongeval of een operatie. De lijm zou zo een beter alternatief vormen voor de huidige technieken zoals naaien en nieten, die meer problemen geven zowel voor de patiënten als de chirurgen. 

De studie van de onderzoekers van Wageningen is gepubliceerd in Advanced Materials.

Een kolonie van de borstelwormen Phragmatopoma californica, met de buisjes die gemaakt zijn uit een natuurlijke lijm en zandkorrels.
Fred Hayes/University of Utah/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Meest gelezen