Formulacije lepka za koje se čeka patent, razvijene na Univerzitetu Purdue od potpuno održivih komponenti na biološkoj bazi uspostavljaju veze koje postaju jače kada su pod vodom ili izložene vlažnim uslovima.
Gudrun Schmidt, vanredni profesor prakse na Odeljenju za hemiju u Purdueu, i tim istraživača razvili su formulacije od zeina, proteina koji se nalazi u kukuruzu, i taninske kiseline. Rad o istraživanju tima objavljen je u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces.
Adhezivne formulacije mogu se dalje razvijati i koristiti u restauraciji koralnih grebena i imati primenu u građevinarstvu, proizvodnji, biomedicinskoj, stomatološkoj, prehrambenoj i kozmetičkoj industriji.
Šmit i njene kolege su sprovele podvodne eksperimente sa lepkom na svojim formulacijama, koristeći različite površine i različite vode, uključujući morsku vodu, fiziološki rastvor, vodu iz slavine i dejonizovanu vodu.
„Zanimljivo je da vrsta vode ne utiče mnogo na performanse, ali vrsta supstrata utiče“, rekao je Šmit. „Dodatni neočekivani rezultat bila je jačina vezivanja koja se povećava tokom vremena kada je izložena vodi, što je u suprotnosti sa opštim eksperimentima rada sa tradicionalnim lepkovima na bazi nafte. Početna adhezija pod vodom bila je jača u poređenju sa adheziju na stolu, što sugeriše da voda pomaže da se lepak zalepi pod vodom. “
Zaštitna koža se formirala na površini lepkova kada se stavi pod vodu, koja je sprečavala da voda odmah uđe u ostatak materijala.
„Ali kada je koža na mestu, mogla bi se slomiti da bi se izazvalo brže formiranje veze“, rekao je Šmit.
Eksperimenti su takođe pokazali maksimalno vezivanje na oko 30 stepeni Celzijusa, a zatim još jedno povećanje na višim temperaturama.
Šmit je rekao da je proces pravljenja formulacija lepka kratak.
„Možemo da koristimo jeftine, održive, biljne materijale da napravimo galone lepka u roku od nekoliko sati“, rekao je Šmit. „Lepila se veoma jednostavno prave u laboratoriji ili na otvorenom, svuda na planeti.
Šmit je rekao da drugi istraživači formulišu lepkove koji oponašaju lepkove koje koriste dagnje, školjke, ostrige i peščani crvi da prianjaju na morsko dno i druge vlažne površine. Te formulacije sa najboljim učinkom su, međutim, potpuno sintetičke.
„Duge sinteze uz upotrebu jakih hemikalija mogu da zadrže njihov budući razvoj“, rekao je Šmit. „Netoksičnost, održivi materijali i minimalni uticaj na životnu sredinu su sve traženiji. Shodno tome, nekoliko grupa se okrenulo razvoju novih i prepravljanju starih adhezivnih sistema koristeći bioinspirisanu ili bio-baziranu hemiju.“
Povećana potražnja za netoksičnim materijalima dovela je do stvaranja lepkova za biomedicinsku primenu. Dobijeni lepkovi imaju svojstva slična mekim tkivima. Šmit je rekao da lepkovi na biološkoj bazi imaju dalju primenu.
„Jednom kada se in vivo i biomedicinsko carstvo ostave, postoji čitav svet drugih aplikacija koje zahtevaju metale, plastiku, drvo i neorganske supstrate kojima su potrebni lepkovi da bi radili u prisustvu vode“, rekao je Šmit. „Primene u hrani, oralnoj i kozmetičkoj industriji su manje restriktivne kada je u pitanju čistoća polaznih materijala. Polimeri za hranu se često mogu koristiti za pravljenje vlažnih lepkova. Takođe radimo na stomatološkim aplikacijama, pokušavajući da napravimo veze u ovom vlažnom i izazovnom okruženju. .“
Šmit je rekao da je još jedna posebno intrigantna aplikacija za formulacije lepka koje je Purdue razvio za patent, obnavljanje koralnih grebena.
„Postoji nekoliko velikih napora, širom sveta, sađenje mladih korala da bi se zamenile one strukture koje su već mrtve“, rekao je Šmit. „Glavna prepreka ovim naporima je nedostatak odgovarajućih podvodnih lepkova koji dobro rade za ovu primenu.“
Šmit i njen istraživački tim rade sa Fondacijom za obnovu korala, šaljući različite formulacije na testiranje.
„Nedavno smo posetili Florida Kiz da testiramo nekoliko formulacija u kantama pune okeanske vode“, rekao je Šmit. „Sjajno je videti naš rad van istraživačke laboratorije iu stvarnom, vlažnom svetu.“
Fondacija za obnovu korala stalno traži najefikasniji i najefikasniji metod rasađivanja korala na grebene, rekao je Phanor H. Montoia-Maia, menadžer programa obnove korala u CRF-u.
„Posedovanje različitih alternativa znači da se različite vrste i staništa mogu zasaditi sa pozitivnim rezultatima“, rekla je Montoja-Maja. „Ovakva naučna saradnja nam omogućava da testiramo i fino podesimo metode pre glavne restauracije. Preliminarni rezultati na terenu su veoma ohrabrujući i nastavićemo da pružamo povratne informacije istraživačima Purdue-a kako bismo osigurali da je konačni proizvod dosledno uspešan u višestrukim ciljevima restauracije.“
