Суперлипкий гидрогель в 10 раз прочнее других клеев под водой

Фото из открытых источников

Исследователи проанализировали тысячи природных белковых последовательностей и получили помощь от искусственного интеллекта, чтобы разработать новый гидрогелевый клей, способный сохранять липкость под водой и даже внутри живого организма.

Резиновая уточка, продержавшаяся на прибрежном камне больше года, доказала прочность нового липкого материала. Этот клей может быть использован в глубоководных роботах и ремонтных работах, а также в качестве хирургического клея для медицинских процедур.

«Мы разработали суперадгезивный гидрогель, который отлично работает даже под водой — это доступно лишь немногим материалам», — говорит Хайлун Фань из Шэньчжэньского университета в Китае. 

Гидрогели — эластичные и мягкие материалы. Фань и его коллеги проанализировали 24 000 последовательностей липких белков из множества различных организмов, чтобы определить наиболее липкие сочетания аминокислот – строительных блоков белков. Используя эту информацию, они создали 180 различных типов адгезивных гидрогелей. Затем они обучили модели искусственного интеллекта свойствам гидрогелей, чтобы предсказывать ещё более совершенные рецепты для создания суперлипких материалов.

Этот процесс позволил команде разработать новый класс универсальных и липких гидрогелей. По словам Фана, материал сохраняет адгезию к поверхностям даже после многократного отклеивания и повторного приклеивания, а также после погружения в морскую воду. Под водой адгезионная прочность превысила 1 мегапаскаль — примерно в 10 раз выше, чем у большинства мягких липких материалов в тех же условиях.

По словам Чжао Циня из Сиракузского университета в штате Нью-Йорк, исследование «демонстрирует смену парадигмы в разработке высокоэффективных мягких материалов». Он похвалил команду за выявление закономерностей липкости в природных белках и их фиксацию в новом материале.

Самая причудливая демонстрация липкости гидрогеля заключалась в том, что жёлтую резиновую уточку прикрепили к омытому волнами камню у берега. В более практическом эксперименте гидрогель мгновенно запечатал протекающую водопроводную трубу. Это позволяет предположить, что он может помочь в ремонте подводных конструкций или сделать гибкую электронику и робототехнику водонепроницаемыми.

Материал также был биосовместимым, что исследователи доказали путем имплантацииЕго можно использовать под кожей мышей. Это может сделать его пригодным для биомедицинских применений, например, для фиксации имплантатов или в качестве хирургического клея.

Цинь отмечает, что липкость гидрогеля поразительна, но отмечает, что для эффективной работы материал должен быть относительно густым. Он надеется увидеть его испытания вне идеальных экспериментальных условий, особенно в реальных условиях, на шероховатых, загрязнённых или движущихся поверхностях.