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Votre guide sur les utilisations pratiques du slime de myxine, de la colle de ver luisant et d'autres

2021

Les eaux autour de New York étaient remplies de centaines de milliers d'acres de parcs à huîtres. Avant que les humains ne les engloutissent et polluent leurs eaux, ces huîtres se sont cimentées les unes aux autres.

«Apparemment de retour à l'époque coloniale, le port de New York était tellement rempli d'huîtres qu'on pouvait pratiquement le traverser», explique Jonathan Wilker, chimiste et ingénieur des matériaux à la Purdue University de West Lafayette, dans l'Indiana.

Lorsque des grappes denses d'huîtres telles que celles-ci peuvent s'implanter, elles desservent l'environnement côtier en filtrant l'eau, en retenant la saleté et le sable et en absorbant la force des ondes de tempête. Tout cela est possible grâce aux puissantes huîtres en ciment qui ancrent leur corps en place.

Ce n'est pas la seule façon pour l'homme de tirer profit des substances gluantes que les animaux produisent. Wilker et d'autres scientifiques du monde entier étudient comment et pourquoi les animaux fabriquent des colles et des boues, et essayent de concocter leurs propres versions. Ces goo mavens espèrent utiliser leurs matériaux bio-inspirés pour constituer des colles chirurgicales, des alternatives plus sûres à certains des adhésifs que nous utilisons actuellement, ou des colles temporaires qui se détachent lorsqu'elles ne sont plus nécessaires.

«Il y a des adhésifs tout autour de nous, partout», explique Wilker. «Beaucoup de ces emplois sont permanents, beaucoup ne sont pas très bons pour nous. Je pense donc que nous avons encore beaucoup à faire. »

Les huîtres ne sont pas les seules à utiliser des pâtes collantes pour rester en place. Les moules, les balanes et d'autres créatures marines s'attachent aux rochers et à leurs semblables pour plusieurs raisons. Le fait de se réunir dans des communautés collées à la colle empêche ces créatures d'être renversées par les vagues, d'être emportées par des oiseaux de mer affamés ou de se battre pour trouver un partenaire par elles-mêmes.

"En gros, leur survie en dépend", explique Wilker, qui étudie les adhésifs pour huîtres et moules.

Ces animaux marins pourraient inspirer des colles chirurgicales et dentaires non toxiques qui maintiennent les tissus ensemble dans les limites humides du corps humain. "La plupart de nos adhésifs ne prennent pas dans des environnements humides… nous devons donc nous tourner vers la nature pour trouver les réponses ici, dit-il.

Les outils sur lesquels les chirurgiens comptent le plus souvent ne sont pas idéaux. Les sutures et les agrafes creusent des trous dans les tissus sains. "Vous construisez tous ces sites de stress mécanique, vous créez des sites d'infection, déclare Wilker. En ce qui concerne les vis, il est incroyable de constater combien d'os en santé vous devez percer pour maintenir une plaque en place si vous souhaitez connecter des pièces Je pense que les résultats pour les patients seraient bien meilleurs si nous pouvions passer des sutures et des agrafes et des vis aux adhésifs. "

La colle de moule pourrait être idéale pour les tissus mous, tandis que le ciment plus fort des huîtres pourrait être utilisé sur les os. Wilker et ses collègues travaillent également sur des colles bio-inspirées pour d’autres situations, les peaufinant pour qu’elles performent bien dans différentes conditions.

Beaucoup de produits que nous utilisons dans notre vie quotidienne sont maintenus ensemble avec des colles permanentes. "Si vous pensez à des ordinateurs, à des meubles, à des intérieurs de voiture, à des annuaires téléphoniques ou à des chaussures -, à la fin de leur vie utile, nous les mettons tout simplement dans les décharges, a déclaré Wilker." Comment allez-vous les récupérer? Les composants précieux de votre ordinateur ou de votre ordinateur portable en dehors? "Son équipe travaille sur des colles bio-inspirées qui se dégradent lorsqu'elles ne sont plus nécessaires, ce qui facilite le recyclage.

Ils travaillent également sur l'anti-fouling pour contrecarrer les animaux avec des dessins collants sur la coque des navires. Les bernaches et autres chargeurs à main levée augmentent la traînée et la consommation de carburant d'un navire et sont actuellement dissuadés par les peintures à teinte rouge qui déversent des ions de cuivre dans l'eau. "Par conséquent, notre technologie anti-fouling actuelle consiste essentiellement à tuer tout ce qui se trouve dans l'eau autour du navire, explique Wilker." Si vous comprenez d'abord comment les animaux collent, vous pouvez ensuite utiliser ces informations pour développer des revêtements auxquels les animaux ne peuvent pas adhérer, sans avoir à lessiver des toxines dans l'eau ".

Lui et son équipe ont testé des revêtements qui empêchent la colle de moules d'adhérer à une surface. Mais ce n’est pas une mince affaire de contrecarrer tous les animaux déterminés à coller de la colle. «La nature trouve un moyen - elle trouvera un moyen de coller», dit Wilker.

Goop peut avoir un effet dissuasif puissant. Les myxines sont réputées nouées pour mieux comprendre les carcasses qu’elles dévorent des fonds marins. Ils ont un autre talent inhabituel: tirer la bave sur leurs ennemis.

«Le slime de Hagfish ne consiste pas nécessairement à coller aux choses», explique Douglas Fudge, biologiste marin à la Chapman University à Orange, en Californie. "Le slime semble être très bon pour obstruer des choses comme les branchies."

Les myxines sécrètent leur mucus à partir de lignes de glandes visqueuses qui s'étendent le long de leur corps. "Il n’existe vraiment aucun endroit où mordre une myxine sans que de la boue vienne se propager à toi, dit Fudge.

Le slime a quelques qualités uniques. Les myxines peuvent pomper de grandes quantités de substance en une fraction de seconde. "Ils ne comprennent pas vraiment comment ils en font autant", dit Fudge.

La boue est également remplie de fibres de soie. «C'est ce qui le rend très inhabituel: il ne s'agit pas uniquement de mucus et d'eau, mais également de mucus, d'eau et de ces dizaines de milliers de fils semblables à de la soie», déclare Fudge.

Lui et ses collègues étudient cette sécrétion unique en anesthésiant les myxines puis en amenant les glandes à gommer pour en révéler le contenu. Des versions artificielles de la bave de myxine pourraient servir à plusieurs fins. Fudge ne peut pas partager les détails des projets sur lesquels il collabore actuellement avec plusieurs sociétés. Mais il dit qu'une des applications envisagées est l'utilisation de fils de slime de myxine comme alternative à la soie d'araignée pour les matériaux bio-inspirés. "Les fils de vase Hagfish ... ont des propriétés matérielles qui rivalisent avec les soies d'araignées", explique-t-il. Actuellement, les chercheurs tentent de reproduire la soie d'araignée dans l'espoir de fabriquer des matériaux avec la force de l'acier et la souplesse du caoutchouc.

Fudge a également expliqué comment les fibres pourraient être utiles dans les casques de sécurité ou les gilets pare-balles. Et en janvier, des chercheurs de la Marine ont annoncé avoir créé un matériau inspiré du slime de myxine. "La bave synthétique de myxine peut être utilisée pour la protection balistique, la lutte contre les incendies, la protection anti-fouling, la protection des plongeurs ou le biochimiste des aérosols anti-requins, Josh Kogot, a déclaré dans un communiqué." Les possibilités sont infinies. "

D'autres animaux utilisent des colles pour se protéger. Certains concombres de mer éjectent des fils collants pour emmêler les prédateurs, tandis que certaines salamandres sécrètent de la colle pour se gommer rapidement. Parce qu'elles travaillent dans des conditions sèches, les préparations de salamandres peuvent inspirer les colles pour la peau. "La colle à la salamandre est… très forte, déclare Janek von Byern, zoologiste à l'Institut Ludwig Boltzmann de traumatologie expérimentale et clinique en Autriche." La comparaison avec les systèmes commerciaux est une très bonne concurrence. "

La colle peut également être utilisée pour attraper un repas. Une nouvelle espèce d’escargots vermiculaires tire des nappes de mucus sur sa proie, tandis que de nombreuses araignées et vers luisants attendent que leur dîner se propage dans les fils collants qu’ils ont tissés.

En décembre, von Byern et ses collègues ont rapporté que les gouttelettes qui rendent les lignes de pêche du ver luisant plus collantes sont principalement constituées d’eau et des déchets de ces vers. Le goo contient 99% d’eau, mélangé avec un peu d’urée et d’autres ingrédients. Cette simplicité signifie que la colle de ver luisant pourrait être un bon modèle pour les colles synthétiques pour meubles, papier ou carton bon marché, a expliqué von Byern à Popular Science .

Cela pourrait être une alternative plus sûre aux colles à bois à base de formaldéhyde, qui sont extrêmement bon marché. Le formaldéhyde est un irritant à faible dose et cancérigène à forte dose. Ces colles sont devenues tristement célèbres à la suite de l'ouragan Katrina, lorsque des personnes sont tombées malades après s'être abritées dans des remorques fournies par la Federal Emergency Management Agency. "Ils étaient cuits sous le chaud soleil de la Louisiane, puis le formaldéhyde a commencé à sortir des adhésifs du panneau, a déclaré Wilker. Plus récemment, le détaillant Lumber Liquidators s'est retrouvé dans de l'eau chaude pour la vente de revêtements de sol contenant beaucoup de formaldéhyde. des choses plus biosourcées et moins toxiques… ce serait formidable, dit Wilker.

La même chose peut être vraie pour les cosmétiques. «Pour coller les faux ongles et les extensions de cils, c'est en gros une super colle… et ce n'est pas très sain», dit Wilker.

La colle de salamandre pourrait peut-être trouver sa place ici. «Je n'ai jamais testé la colle de salamandre sur mes ongles», admet von Byern. «Mais je sais que la colle de salamandre colle parfaitement à la peau humaine. C'est vraiment collant! "

Les colles d’inspiration animale ne remplaceront pas tous les adhésifs que nous utilisons. «Nous ne voulons pas nous débarrasser de toutes ces colles, certaines sont des colles synthétiques très fortes», explique von Byern. "Mais le moment où le contact humain est donné, je pense que nous devrions y penser, est-ce vraiment nécessaire?"

Fournir une alternative inspirée par les animaux n’est pas une tâche simple ou rapide. Les scientifiques doivent comprendre comment un animal fabrique sa crasse, quels ingrédients sont impliqués et comment ils peuvent l'imiter. Les scientifiques doivent ensuite tester sa résistance sur des matériaux tels que le bois, la peau de porc ou les os d'animaux. Et, enfin, ils doivent rendre leur propre version encore meilleure que la réalité.

Il ne serait pas pratique de prendre la colle directement des animaux. D'une part, récolter des quantités suffisantes de goop constituerait un défi. Et une fois que nous connaissons la formule utilisée par un animal, nous pouvons le modifier pour le rendre plus convivial. «Une moule veut… se lier à un rocher ou une huître veut se lier à une autre, dit Wilker. "Ce n'est pas nécessairement la même chose que ce que vous voudriez peut-être pour coller un os à un autre, ou pour créer une nouvelle version de liaison en contreplaqué ou pour tissus mous, ou pour un ciment dentaire ou une colle cosmétique."

Chaque parfum de goop est adapté aux besoins de l'animal qui le fabrique. La colle à vers luisant n'est collante que dans des conditions très humides. La colle de salamandre doit prendre en un instant, avant que son poursuivant ait une chance de se dégourdir. La colle de moules peut prendre plus de temps à se durcir. "Cela n’a pas besoin d’être rapide, mais il faut que ça dure toute la vie, toujours fort et que rien ne change, " dit von Byern.

La copie de ces pistolets pourrait nous fournir un large éventail d’adhésifs parfaitement adaptés aux besoins de l’homme. Et ce ne sont que des gouttes dans l'océan de colles et de boues d'origine animale. Les étoiles de mer utilisent des adhésifs pour ramper le long du fond de la mer et faire levier pour ouvrir les coquillages. Le swiftlet de nid comestible porte bien son nom et crache de longues lanières de broche collante pour construire ses nids, considérés comme un mets délicat. Les limaces produisent du mucus qui les aide à glisser sur le sol et ont inspiré des conceptions de fenêtres de serre qui stockent et libèrent l'humidité. L'ancien nautile recouvre ses tentacules de colle au lieu de drageons, tandis que les poissons sécrètent une couche de mucus qui les protège des agents pathogènes et des parasites. Et de nombreuses autres créatures hors du règne animal fabriquent leur propre substance, du "papier journal" des plantes carnivores à la plaque dentaire (c'est un biofilm créé par les bactéries qui résident dans votre bouche).

Nous avons beaucoup à apprendre sur les nombreuses variétés de goop qui apparaissent dans le monde naturel et sur la manière dont elles peuvent nous servir. Mais de plus en plus de laboratoires se tournent vers la santé des animaux. «C’était plutôt étrange et difficile, dit Wilker. Mais maintenant, «nous en sommes au point où la commercialisation et l’impact réel sont imminents».

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