הדבק שמצפה קורי עכביש עשוי לסייע בייצור דבקים שאינם מתקלפים גם בלחות גבוהה

תל אביב, קיץ. חם, לח והביל. נסו להדביק פלסטר על שריטה, מודעת דרושים על לוח, או לעטוף צלחת בניילון נצמד. נחסוך מכם את ניסיונות ההדבקה הכושלים – רוב סוגי הדבקים אינם מיועדים לשימוש בלחות הכבדה ויתקלפו מהר. את הפתרון לבעיה עשויים לספק יצרני הדבקים הגדולים של הטבע – העכבישים.

דבק הוא שם כולל לחומרים שמשמשים לחיבור עצמים. שתי תכונות משותפות לכל הדבקים: דביקות וגמישות. הדביקות היא היכולת להיצמד לעצם אחר, והיא נגזרת מסוג הקשרים הכימיים שהדבק יכול ליצור עם מושא ההדבקה וכמות הקשרים האלו. גמישות מאפשרת לדבק להיצמד טוב יותר אל פני השטח של הגופים המיועדים להדבקה.

כדי להשיג השקה יעילה, דבקים רבים נמרחים על המשטח במצב נוזלי ומתמצקים בהתאם לצורתו. דבק פלסטי, למשל, מורכב מפולימר דביק (כלומר מולקולה שמורכבת משרשרת ארוכה של יחידות זהות) וממס נוזלי. כשהממס מתנדף, הפולימר מתקשה בהתאם למבנה הגופים הבאים איתו במגע ומצמיד אותם. יש גם דבקים לא נוזלים, למשל מדבקות וסרטי הדבקה שהגמישות והרכות שלהם מאפשרת להם להיצמד בלחיצה לעצמים שטוחים.

כשהסביבה לחה נוצר אתגר חדש, שכן הלחות יוצרת שכבת מים דקה וחלקלקה על פני המשטח המיועד להדבקה, חוצצת בינו לבין הדבק ומפריעה להם ליצור קשרים כימיים ביניהם. קבוצת מחקר מאוהיו, שחוקרת חומרים בעלי תכונות מיוחדות מעולם החי והצומח במטרה לחקות אותם ולתכנן חומרים מלאכותיים בעלי תכונות משופרות, ניסתה למצוא פתרון לבעיה.

הדבר עמיד גם בלחות בזכות המולקולות שסופחות את המים מהסביבה. קורי עכביש לחים מטל | צילום: Shutterstock
הדבר עמיד גם בלחות בזכות המולקולות שסופחות את המים מהסביבה. קורי עכביש לחים מטל | צילום: Shutterstock

דבק לחוט בתנאי לחות

הרעיון של חיקוי חומרים הנמצאים בטבע, או ביומימטיקה, אינו חדש. בעבר, לדוגמה, מחקר על נוצות ציפורים צבעוניות שימש לפיתוח צבעים עמידים, ומחקר אחר על כפות הרגליים של שממיות סייע לשיפור החוזק המכני והדביקות של חומרים אחרים. כדי להתגבר על אתגר ההדבקה בסביבה לחה קיבלו החוקרים השראה מחומר נפוץ וחזק במיוחד: קורי עכביש.

הקורים שיוצרים עכבישים בטבע עשויים משי ומצופים בכדוריות דבק קטנטנות שנצמדות לטרף ביש המזל. עכבישים נפוצים בכל העולם ומשגשגים גם באקלים לח (אפילו בפינות חדר האמבטיה בביתכם!). איך דבק העכבישים שומר על תכונותיו גם בלחות גבוהה? אם נדע לענות על שאלה זו, אולי נוכל להעתיק את המנגנון הזה כדי לייצר דבקים מלאכותיים חדשים, עמידים ללחות.

החוקרים מצאו שדבק עכבישים מורכב משלושה סוגי חומרים: גליקו-חלבונים (Glycoproteins), מולקולות קטנות אחרות ומים. האחראים העיקריים לדביקות של הדבק הם הגליקו-חלבונים – חלבונים שאליהם קשורות מולקולות סוכר בקשר קוולנטי, שהוא אחד מסוגי הקשרים הכימיים החזקים ביותר. למולקולות הקטנות תפקיד כפול: הן  מסייעות להמסה של הגליקו-חלבונים במים, אך גם דוחות מים מהסביבה וכך שומרות על מרקם הדבק רך ודביק.

במאמר שפרסמו לאחרונה החוקרים מאוהיו בכתב העת המדעי Nature Communications, הם תיארו ניסוי שערכו במטרה לפצח את המנגנון שמאפשר לדבק העכבישים להישאר דביק גם בלחות גבוהה. לשם כך הם עקבו אחרי שינויים בשלושת סוגי המולקולות בטיפות הדבק, ברמות לחות עולות.

החוקרים הופתעו לגלות שפני השטח של הטיפות נותרו יבשים תמיד, ואילו ריכוז המים בתוך טיפות הדבק עצמן גדל ככל שהלחות בסביבה גברה. יחד עם השינויים המבניים שנמדדו בגליקו-חלבונים בתגובה לעלייה בלחות הם הסיקו שהמולקולות הקטנות, בפעולת גומלין עם הגליקו-חלבונים, הן אלו שסופחות את המים מפני השטח ומאפשרות הדבקה יעילה גם בסביבה לחה.

החוקרים מצפים ליישם את תוצאות המחקר בתכנון דבקים חדשים עמידים למים המבוססים על דבק העכבישים. ומי יודע, אולי הדבק החדש יאפשר אפילו לעכביש הקטן משיר הילדים הידוע להישאר על הקיר ולא ליפול גם בגשם.

2 תגובות

  • דן אשד

    היי! שאלה מתבקשת היא כיצד

    היי! שאלה מתבקשת היא כיצד ניתן להשיג כמויות גדולות של קורי עכבי לשימוש פרקטי? הרי הן כה דקיקות..

  • רקיע

    בהחלט שאלה מתבקשת. המטרה

    בהחלט שאלה מתבקשת. המטרה בביומימטיקה היא ללמוד מדוגמאות בטבע כדי ליישם את העקרונות הטבעיים באופן מלאכותי ויעיל.
    בדוגמה של דבק העכבישים, המחקר המדעי שופך אור על מרכיבי הדבק ותפקידיהם בהדבקה. כעת כשהמידע הזה נתון, השלב הבא הוא (כנראה) למצוא דרכים לייצר את המרכיבים, כל אחד בנפרד, באופן סינתטי ובכמויות גדולות, ולחבר אותם לדבק מסחרי. אתה צודק בהערה שלא יעיל לאסוף קורי עכביש עבור הדבק שמצפה אותם. לפני המחקר, יכולנו לצפות בטבע באופן פסיבי ולהבחין שקורי עכביש מצופים בחומר שנדבק גם בלחות. אם היינו רוצים להשתמש בדבק, היינו צריכים לאסוף כמות גדולה של קורים ולקלף מהם את הדבק. כאן בדיוק נכנס המחקר, שמעלה אותנו מדרגה לשלב בו יש לנו ידע והבנה של הדבק, שמאפשרים לנו לנסות לייצר אותו בעצמנו באופן פרקטי ויעיל יותר.