حشره‌ای با چسبی ضد آب و شگفت‌انگیز در زیر آب

وب سایت ویاتک - حسین مظفروندی: دانشمندان در حال کار بر روی برخی فناوری های پیشرفته پزشکی هستند و معتقند با تقلید از یک حشره شگفت انگیز می توانند وعده ترمیم بافت های انسانی را تحقق بخشند. به جای استفاده از بخیه، ممکن است به زودی نسل شاهد نسل جدیدی از چسب‌های پزشکی برای اتصال بافت‌ها به یکدیگر باشیم. اما این ایده از کجا آمده است؟ حشره‌ای به نام بال‌ مودار که ساکن رودها است و در نهرهای سراسر ایالات متحده یافت می‌شود و طعمه ماهی‌ها است.

چسب‌های پزشکی‌ای که امروزه از آن‌ها استفاده می‌کنیم، در خارج بدن به خوبی عمل می‌کنند. یک پانسمان ضد آب را به پوست خشک متصل می‌کند و برای مدت زمانی به طور ثابت باقی می‌ماند. چسب‌هایی که از ترکیباتی به نام سیانواکریلات‌ها بهره گرفته و در برابر آب مقاوم هستند.

یک چالش برای مهندسان مکانیک، ساخت ترکیباتی است که به همه چیز می‌چسبند در حالی که به درون آب فرو رفته باشند. نیکلاس اشتون که محقق زیست‌مهندسی در دانشگاه یوتا است در این رابطه چنین اظهار نظر می‌کند که: به طور معمول ما می‌توانیم یک باند چسبی را بسازیم که در زیر آب دوام بیاورد. اما نمی‌توانیم در زیر آب به باند شکل بدهیم.

داخل بدن انسان یک محیط آبکی وجود دارد. چیزی در حدود ۶۰ درصد بدن انسان از آب تشکیل شده است. داخل بدن ما مانند یک مخزن مایع است و دشمن چسب‌های شیمیایی است، از این رو پزشکان برای ترمیم استخوان‌ها و متصل کردن بافت‌های داخلی به یکدیگر از ابزارهای مکانیکی استفاده می‌کنند.

حشره بال‌ مودار که ساکن آب‌های جاری است، در مرحله لاوری خود یک چسب ضد آب را تولید می‌کند تا به وسیله آن (به عنوان ملات) یک خانه کوچک لوله‌مانند را با استفاده از سنگ‌ریزه‌های زیر آب بای خود بسازد. چسب تولید شده توسط این حشره، در حقیقت یک ابریشم تخصصی است که از یک جفت غده که در زیر چانه این حشره قرار گرفته‌اند، خارج می‌شود. راسل استوارت، یک کارشناس در زمینه ابریشم بال‌مودار که در دانشگاه یوتا نیز حضور دارد، پیرامون ابریشم تولیدی این حشره چنین بیان می‌کند که: این یک نوار چسب بسیار فانتزی است.

این حشرات بلافاصله پس از به دنیا آمدن، کار خود را شروع کرده و اقدام به ساخت خانه‌ای لوله‌ مانند می‌کنند و در این راستا از نوار چسب مخصوص خود بهره می‌گیرند. حدود ۱۵ هزار گونه از حشره بال‌ مودار در سراسر جهان وجود دارد که همه آن‌ها از نسخه‌هایی از ابریشم برای انجام کار خود استفاده می‌کنند.

هر نوار چسب، از جمله نوار چسب مذکور که بال‌ مودار از آن استفاده می‌کند، از دو جز اساسی تشکیل شده است: یک نوار مسطح یا پشتیبان و لایه‌ای از مواد چسبنده یا چسب. از نقطه نظر علم مواد، نوار چسب بال‌مودار در هر دو بخش فوق‌العاده است. جز نواری این چسب انعطاف‌پذیر است و می‌تواند تا دوبرابر طول اولیه خود کش بیاید و دوباره به شکل اولیه خود برگردد. الیاف نواری این چسب می‌توانند نیروهای وارد شده از سوی مواد دیگر را جذب کنند.

اگرچه سازو‌کار نوار چسب بال‌ مودار به طور کامل درک نشده است، بخش چسبی این نوار چسب از باندهای بسیار پیچیده‌ای تشکیل شده است، چه از نظر فیزیکی و چه از نظر شیمیایی. هنگامی‌که این چسب شکل می‌گیرد، در میان آب جا‌به‌جا شده تا به یک سنگ بچسبد و سنگ‌ها را به یکدیگر می‌چسباند. جالب است بدانید برخلاف چسب‌های ما که در سطوح تمیز و خشک (مانند پوست) به خوبی عمل می‌کنند، چسب بال‌مودار بر روی سطوح زیستی نه چندان پاک مانند سطوحی که در حال پوسیده شدن هستند و باکتری‌های فراوانی بر روی آن‌ها حضور دارند، بهتر عمل می‌کند.

این سیستم چسبی متمایز از آن چیزی است که دیگر چسب‌سازان درون دریا مانند صدف و خیار دریایی از آن استفاده می‌کنند. از این رو مطالعه دقیق سیستم چسبی حشره بال‌مودار ممکن است یک روز به مهندسان برای ساخت چسب‌هایی بهتر برای استفاده در آب و محیط‌های آبکی کمک کند. شاید یک روز شاهد ساخته شدن ترکیبی مشابه با نوار چسب حشره بال‌ مودار باشیم که بتوان از آن برای مقاصد پزشکی بهره گرفت.