Động vật giáp xác như trai và hàu tiết ra các protein rất dính, giúp chúng bám vào đá hay thân tàu ngay cả ở dưới nước. Lấy cảm hứng từ các chất kết dính tự nhiên, nhóm kỹ sư thuộc Viện công nghệ Massachusetts (MIT), Hoa Kỳ đã thiết kế vật liệu mới dùng để sửa chữa tàu hoặc giúp hàn gắn các vết thương và vết rạch do phẫu thuật.

 Để chế tạo các chất kết dính chịu nước mới, các nhà nghiên cứu đã biến đổi vi khuẩn để tạo ra vật liệu hybrid, kết hợp một cách tự nhiên các protein kết dính của trai, cũng như protein của vi khuẩn được tìm thấy trong các màng sinh học, lớp nhầy do vi khuẩn tạo ra trên một bề mặt. Khi các protein này được kết hợp, chúng tạo thành các chất kết dính chịu nước thậm chí mạnh hơn các chất kết dính do trai tiết ra.

 Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Nature Nanotechnology ngày 21/9/2014, thể hiện một cách tiếp cận mới, có thể được khai thác để tổng hợp các vật liệu sinh học với nhiều thành phần bằng cách sử dụng vi khuẩn như nhà máy qui mô nhỏ.

 Chất kết dính giúp trai bám vào các bề mặt dưới nước, được cấu thành từ các protein gọi là protein chân trai. Trước đây, các nhà khoa học đã biến đổi vi khuẩn E. coli để sản sinh các protein chân trai, nhưng các vật liệu này không đạt được độ phức tạp của các chất kết dính tự nhiên. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại MIT mong muốn biến đổi vi khuẩn để sản xuất 2 loại protein chân trai khác nhau, kết hợp với các protein của vi khuẩn gọi là sợi curli, đó là các protein sợi có thể kết lại với nhau tạo thành các mắt lưới lớn và phức tạp hơn nhiều.

 Nhóm nghiên cứu đã biến đổi vi khuẩn để sản xuất protein bao gồm các sợi curli liên kết với protein chân trai 3 hoặc 5. Sau khi tinh lọc các protein này từ vi khuẩn, các nhà nghiên cứu ủ chúng để tạo thành các mạng lưới sợi dày đặc. Vật liệu tạo thành có cấu trúc bình thường nhưng linh hoạt, liên kết chặt chẽ với các bề mặt khô và ẩm ướt.

 Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm chất kết dính bằng kính hiển vi nguyên tử, một kỹ thuật thăm dò bề mặt của mẫu với một đầu nhỏ. Họ đã phát hiện thấy các chất kết dính liên kết mạnh với các đấu được làm từ 3 vật liệu khác nhau, đó là silic dioxit, vàng và polystyrene. Các chất kết dính được làm từ lượng protein chân trai 3 và 5 tương đương đã tạo độ kết dính mạnh hơn các chất kết dính hình thành từ các chất này nhưng có tỷ lệ khác hoặc chỉ chứa một trong 2 loại protein đó.

 Sử dụng kỹ thuật kính hiển vi nguyên tử, các nhà khoa học chỉ sản xuất được khối lượng nhỏ chất kết dính, vì thế, họ đang cố gắng để cải tiến quy trình để có được khối lượng lớn chất kết dính.

 Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ thử nghiệm bổ sung một số protein chân trai khác, cũng như sẽ chế tạo "keo sống" bao gồm các màng vi khuẩn có thể phát hiện hỏng hóc trên một bề mặt và sau đó sửa chữa bằng cách tiết ra chất kết dính.

Nguồn: NASATI, ngày 26/9/2014