Hagfish är marina fiskar formade som ål, känd för att släppa ut stora mängder "slem" som utspelar sig, samlas och expanderar till det omgivande vattnet som svar på ett hot eller ett rovdjursangrepp. Denna försvarsmekanism fungerar till och med mot hajar genom att effektivt täppa till sina gälar eller kväva dem.

Hagfishs framgångsrika användning av sin försvarsgel är anmärkningsvärd, särskilt för att djuret inte utövar någon direkt kontroll över koncentrationen av slem som det utsöndras i havsvattnet.

Gaurav Chaudhary, doktorand vid institutionen för mekanisk vetenskap och teknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC), kommer att presentera sitt arbete med hagfish -slem under det 88:e årliga mötet i The Society of Rheology, hålls 12-16 februari, i Tampa, Florida. Forskningen undersöker hagfiskens slembildning och de speciella egenskaperna som gör att den kan sättas ihop till en fast gel utan att lösas upp i det omgivande vattnet.

Att göra detta, Chaudhary och hans kollegor besökte University of Guelph i Kanada, där professor Doug Fudge har ett stort lager av hagfish.

"Vi erhöll rått slematerial direkt från levande fisk och kunde sedan producera egna slemprover av olika koncentrationer, "sa Chaudhary. Forskarna använde en reometer, som mäter reaktionen hos sådana ovanliga viskositetsvätskor på krafter, för att mäta hur slemet sträckte sig och flödade över tid och under olika förhållanden.

Forskargruppen, ledd av Randy Ewoldt, en biträdande professor som driver Ewoldt Research Group vid UIUC, upptäckte att slemets fasta och vätskeliknande egenskaper förblir "självliknande" för ett stort antal koncentrationer. Detta innebär att även om koncentrationen kan förändras dramatiskt, gelens allmänna struktur och egenskaper gör det inte.

"Gelen blir styvare med koncentrationen, "Sa Ewoldt. Deras resultat visar också att konsistensen i hur slem deformeras och flödar existerar eftersom slemet har en liknande struktur vid alla koncentrationer.

"Vi vet nu att detta material, 10, 000 gånger mjukare än gelatin, är inte bara ett ultramjukt elastiskt fast ämne som man tidigare trott, "Sa Chaudhary." Snarare den har mycket intressanta tidsberoende egenskaper. Dess koncentrationsberoende egenskaper är mycket olika jämfört med många andra biopolymerer eller syntetiska system. Sådana egenskaper gör slem klart idealiskt för montering under okontrollerade förhållanden. "

Slime har en myriad av potentiella applikationer. Till exempel, det kan täppa till eller sakta läckor från oljeborrningsutrustning, eller ge cellkulturer ett gles nätverk av fibrösa element som kan erbjuda unika vävnadsställningsarkitekturer och till och med stödja 3-D-cellkulturer.

"Våra framtida ansträngningar kommer att fokusera på att få en bättre förståelse för mekaniken i slemets mikrostrukturella nivå, "Sa Chaudhary." Vi skulle så småningom vilja utveckla material för att uppnå liknande funktionalitet som hagfishslime genom att använda syntetiska komponenter, och vidareutveckla idéer och metoder för att bättre konstruera materialet. "