При появлении акулы в поле зрения люди и морские животные обычно бросаются врассыпную. Но только не прилипалы – рыбы, которые подплывают вплотную к акулам и присоединяются к хищнику при помощи присоски, расположенной в верхней части их головы. Ученые уже знают, зачем рыбы-прилипалы используют больших морских животных – для транспортировки, защиты и питания – вопрос в том, как они без особых усилий присоединяются и отсоединяются, не нанося никакого вреда кожным покровам.

Новое исследование под руководством исследователей из Georgia Tech Research Institute (GTRI) содержит подробную информацию о структуре и свойствах тканей прилипал, которые обладают уникальной системой сцепления. Исследователи планируют использовать эту информацию для создания инженерных обратимых клеящих средств, которые могут быть использованы для создания биологических бинтов, крепления датчиков и других объектов в водной среде или для военной разведки. Такой клей мог бы заменить хирургические зажимы и помочь роботам-подъемникам.

"В то время как другие существа с уникальными клеящими свойствами – например, гекконы, древесные лягушки и насекомые – были источником вдохновения для создания лабораторных быстродействующих клеевых составов, прилипалам до сих пор не уделялось достаточно внимания, - сказал старший инженер-исследователь Джейсон Надлер.- Механизм прилипал весьма отличается от других систем-присосок, крепежей или клеевых составов, который могут только прикрепляться к гладким поверхностям и не могут быть отделены без нанесения повреждений хозяину».

Присоски прилипал являются значительно эволюционированным спинным плавником в верхней части тела рыбы. Плавник заканчивается дискообразной площадкой, в окружении толстой, мясистой соединительной ткани, которая создает уплотнение между прилипалой и другим объектом. Сложная структура скелета позволяет эффективно присоединяться к поверхности, включая акул, морских черепах, китов и даже лодки.

Чтобы лучше понять, как рыбы прилипают, были проведены исследования и количественный анализ структуры и формы системы сцепления прилипалы, в том числе их иерархическая природа.

Результаты исследования показывают, что прилипалы используют пассивный механизм сцепления, а это означает, что эти рыбы не затрачивают дополнительную энергию, чтобы сохранить свои жизненные ресурсы. Эксперименты и препарирование показали, что присоединением или отсоединением от объектов прилипалы могут управлять мышцами, которые поднимают или опускают пластинки, из которых состоят мясистые соединительные ткани присосок. Вскрытие также показало, что светлая ткань, окружающая мышцы всасывающего диска, указывает на низкий уровень миоглобина, что помогает поддержать активный контроль мышц при длительном контакте с крупным животным.

"Мы были очень рады, узнав, что можем использовать и совершенствовать некоторые адгезионные свойства рыбы для производства синтетического материала", - сказал исследователь Мерсер.

Исследователи планируют провести дополнительные тесты, чтобы лучше понять роль различных структурных элементов всасывающего диска и их взаимодействие, чтобы создать успешный монтаж и демонтаж искусственной системы в лаборатории. Также они хотят оптимизировать био-клей для широкого спектра приложений, которые имеют преимущественные возможности и производительность по сравнению с клеями или крепежными элементами, доступными на сегодняшний день.

Источник: gtresearchnews.gatech.edu