Bioadheziv

Bioadhezivi so naravno prisotni polimerni materiali, ki delujejo kot lepila (adhezivi). V splošnem so sestavljeni iz beljakovin in ogljikovih hidratov, vendar so lahko prisotne druge snovi. Zaradi biokompatibilnosti so predmet raziskav za komercialno uporabo, npr. pri biomedicinskem inženiringu.^[1] Vrsta bioadhezije, kjer je sluz (mukus) prilepljena na sluznici, npr. v nosni votlini in v prebavnem traktu, se imenuje mukoadhezija.^[2]

Vedenjska ekologija

Organizmi izločajo bioadhezive za pritrjanje na podlago oz. kolonizacijo površin (bakterije, alge, glive, školjke in raki vitičnjaki, klopi), izgradnjo določenih struktur ali prepreko (žuželke in njihovi stadiji razvoja, tj. bube in ličinke, ter nekatere ribe, kot je navadni zet, in nekateri mnogoščetinci),^[3] ter plenjenje (pajki in krempljičarji) in obrambo (brizgači in žabe rodu Notaden).^[4] Nekateri bioadhezivi so zelo močni, kot npr. pri odraslih vitičnjakih, kjer znaša adhezija na trdo površino okoli 9,3 x 10⁵ N/m².^[5]

Vrste adhezij

Začasna adhezija

Hidrogeli, ki jih organizmi izdelujejo za začasno adhezijo, so sestavljeni iz različnih biopolimerov, kot so proteini, ogljikovi hidrati, glikoproteini in glikozaminoglikani (GAG), in delujejo na osnovi šibkih medmolekularnih silah in zvijanja struktur polimerov. Organizmi, kot so pravi morski polži (Patellogastropoda) in morske zvezde, uporabljajo kot pomožno snov za premikanje in pritrjanje na površine, ugodne za kolonizacijo (opazno pri mladih organizmih). Slabo lepljivi in elastični bioadhezivi, ki so občutljivi na pritisk, so primerni bolj za obrambo (npr. pri brizgačih) in plenjenje (npr. pri pajkih).

Trajna adhezija

Veliko trajnih adhezivov vključuje trdno vezavo preko kovalentnih vezi. Tako nekatere alge in morski nevretenčarji izdelujejo polifenolne proteine, ki vsebujejo molekule L-3,4-dihidroksi-fenolalanina (L-DOPA), podobne molekule pa so prisotne tudi pri proteinskem ovoju na jajčecah bogomolk (ooteka). L-DOPA deluje med drugim kot kelator kovinskih ionov, pri čemer so pomembni predvsem železovi ioni: tako je kompleks Fe(L-DOPA₃) pri nekaterih rakih že zadosten za trdno vezavo,^[6] vendar pa v splošnem železovi ioni katalizirajo oksidacijo L-DOPA, pri čemer nastanejo reaktivni kinonski prosti radikali, ki tvorijo kovalentne vezi.^[7]

Komercialna uporaba

Trenutno se bioadhezive uporablja v različne namene, kot so lesni adhezivi, osnovani na bakterijskih eksopolisaharidih,^[8] adhezivni proteini iz školjk, ki se uporabljajo pri eksperimentih za pritrjanje celic ali tkiv na plastične površine,^[9] kirurško lepilo za ortopedske namene ali kot hemostatik (sredstvo za zaustavljanje krvavitev)^[10] ter za boljšo absorpcijo zdravil pri manjših odmerkih.^[11]

Opombe in sklici

↑ Smith, A.M. & Callow, J.A. (2006). Biological Adhesives. Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-31048-8
↑ Smart, J.D. (2005). »The basics and underlying mechanisms of mucoadhesion.« Adv. Drug Deliv. Rev. 57: 1556-1568.
↑ Li D., Huson M.G. in Graham L.D. (2008). »Proteinaceous adhesive secretions from insects, and in particular the egg attachment glue of Opodiphthera sp. moths. Arch. Insect Biochem. Physiol. 69, str. 85-105. DOI: 10.1002/arch.20267
↑ Graham, L.D. (2008). Biological adhesives from nature. Iz: Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering, 2. izdaja, urednika Wnek, G. & Bowlin, G. (str. 236-253). New York & London: Informa Healthcare.
↑ Owen, R. »Barnacle cement nanostructure imaged under physiological conditions«.
↑ Sever M.J., Weisser J.T., Monahan J., Srinivasan S. in Wilker J.J. (2004). »Metal-mediated cross-linking in the generation of a marine-mussel adhesive.« Angew. Chem. Int. Ed. 43 (4): 448-450.
↑ Deming, T.J. (1999). »Mussel byssus and biomolecular materials.« Curr. Opin. Chem. Biol. 3 (1): 100-105.
↑ Combie, J., Steel, A. and Sweitzer, R. (2004) »Adhesive designed by nature (and tested at Redstone Arsenal)«^{[mrtva povezava]}. Clean Technologies and Environmental Policy 5 (4), 258-262.
↑ Dong Soo Hwanga s sod. (2007). »Recombinant mussel adhesive protein Mgfp-5 as cell adhesion biomaterial«. Journal of Biotechnology 127 (4): 727-735. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2006.08.005
↑ Graham, L.D.; Glattauer, V.; Huson, M.G.; Maxwell, J.M.; Knott, R.B.; White, J.W.; Vaughan, P.R.; Peng, Y.; Tyler, M.J.; Werkmeister, J.A.; Ramshaw, J.A. (2005) »Characterization of a protein-based adhesive elastomer secreted by the Australian frog Notaden bennetti«. Biomacromolecules 6, 3300-12.
↑ Schnurrer, J. & Lehr, C.M. (1996). »Mucoadhesive properties of the mussel adhesive protein«. Int. J. Pharmaceutics 141 (1-2): 251-256.

[1] Smith, A.M. & Callow, J.A. (2006). Biological Adhesives. Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-31048-8

[2] Smart, J.D. (2005). »The basics and underlying mechanisms of mucoadhesion.« Adv. Drug Deliv. Rev. 57: 1556-1568.

[3] Li D., Huson M.G. in Graham L.D. (2008). »Proteinaceous adhesive secretions from insects, and in particular the egg attachment glue of Opodiphthera sp. moths. Arch. Insect Biochem. Physiol. 69, str. 85-105. DOI: 10.1002/arch.20267

[4] Graham, L.D. (2008). Biological adhesives from nature. Iz: Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering, 2. izdaja, urednika Wnek, G. & Bowlin, G. (str. 236-253). New York & London: Informa Healthcare.

[5] Owen, R. »Barnacle cement nanostructure imaged under physiological conditions«.

[6] Sever M.J., Weisser J.T., Monahan J., Srinivasan S. in Wilker J.J. (2004). »Metal-mediated cross-linking in the generation of a marine-mussel adhesive.« Angew. Chem. Int. Ed. 43 (4): 448-450.

[7] Deming, T.J. (1999). »Mussel byssus and biomolecular materials.« Curr. Opin. Chem. Biol. 3 (1): 100-105.

[8] Combie, J., Steel, A. and Sweitzer, R. (2004) »Adhesive designed by nature (and tested at Redstone Arsenal)«^{[mrtva povezava]}. Clean Technologies and Environmental Policy 5 (4), 258-262.

[9] Dong Soo Hwanga s sod. (2007). »Recombinant mussel adhesive protein Mgfp-5 as cell adhesion biomaterial«. Journal of Biotechnology 127 (4): 727-735. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2006.08.005

[10] Graham, L.D.; Glattauer, V.; Huson, M.G.; Maxwell, J.M.; Knott, R.B.; White, J.W.; Vaughan, P.R.; Peng, Y.; Tyler, M.J.; Werkmeister, J.A.; Ramshaw, J.A. (2005) »Characterization of a protein-based adhesive elastomer secreted by the Australian frog Notaden bennetti«. Biomacromolecules 6, 3300-12.

[11] Schnurrer, J. & Lehr, C.M. (1996). »Mucoadhesive properties of the mussel adhesive protein«. Int. J. Pharmaceutics 141 (1-2): 251-256.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]