Blåmusslor ( Mytilus edulis ) tillbringar sina dagar med att drabbas av vågor. De lyckas hålla sig bundna till klipporna eller sina medmusslor tack vare ett mycket effektivt undervattenslim de producerar. Eftersom att uppnå vidhäftning i närvaro av vatten är så utmanande, forskare som är intresserade av att producera effektiva lim för användning i våta miljöer (t.ex. för kirurgiska eller tandvårdsbehandlingar) har vänt sig till musslor för inspiration. I en tidning som publicerades idag i Vetenskap, en McGill-ledd internationell forskargrupp rapporterar att, efter ett decennium av arbete i området, den har lyckats avslöja de cellulära mekanismerna genom vilka musslor tillverkar undervattenslim.

"Den specifika mekanismen genom vilken musslor producerar sitt lim har varit höljd i mystik tills nu eftersom allt sker dolt inuti musselfoten, säger Tobias Priemel, den första författaren på tidningen, en Ph.D. student i Harrington Lab, som har arbetat med denna forskning under de senaste sju åren, ursprungligen som civilingenjörsstudent i Tyskland. "För att förstå de involverade mekanismerna tillämpade vi avancerade spektroskopiska och mikroskopiska tekniker och utvecklade en experimentell metod som kombinerade flera avancerade och grundläggande metoder från hela biokemin, kemi, och materialvetenskap."

Musslor gör lim på 2-3 minuter

Genom att samla information på subcellulär nivå, forskarna upptäckte att inom musselfoten, det finns mikronstora kanaler (som sträcker sig i diameter från 1/10 till den fulla bredden av ett människohår) som kan leda de ämnen som kommer samman för att göra limmet. Kondenserade flytande proteiner i små säckar (vesiklar) utsöndras i kanalerna där de blandas med metalljoner (järn och vanadin, tas upp från havsvatten). Metalljonerna, som också lagras i små vesiklar, släpps långsamt i en noggrant tidsbestämd process, så småningom härda (eller härda) det flytande proteinet till ett fast lim.

Ackumuleringen och användningen av vanadin är särskilt intressant, eftersom endast ett fåtal andra organismer är kända för att hyperackumulera vanadin. Forskarna anser att det spelar en viktig roll för att härda limmet och fortsätter att arbeta inom detta område.

"Musslor kan göra sitt undervattenslim inom 2-3 minuter genom att blanda metalljoner med flytande proteiner, " förklarar Matthew Harrington, en docent vid McGill's Chemistry Department och seniorförfattaren på tidningen. "Det handlar om att få ihop de rätta ingredienserna, under rätt förhållanden med rätt timing. Ju mer vi förstår om processen, de bättre ingenjörerna kommer senare att kunna anpassa dessa koncept för tillverkning av bioinspirerade material."

Studien "Microfluidic-like fabrication of metal ion-cured bioadhesives by mussels" publiceras i Vetenskap .