Wissenschaft und KI entwickeln neue superklebende und wasserfeste Biokleber

Entwicklung der Rezeptur eines neuen superklebenden und wasserfesten Klebstoffs. Dies ist das Ziel einer in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie, die von Wissenschaftlern der Universität Hokkaido durchgeführt wurde. Das Team unter Leitung von Jian Ping Gong ließ sich von natürlichen Klebeproteinen und künstlicher Intelligenz inspirieren, um einen Klebstoff zu entwickeln, der Objekte unter Wasser verkleben kann. Substanzen, die in feuchten Umgebungen haften können, können laut Experten eine ziemliche Herausforderung in der Herstellung sein. Bisher waren KI-basierte Methoden bei der Entwicklung harter Materialien erfolgreich, während weiche Substanzen im Allgemeinen Eigenschaften aufweisen, die denen entgegengesetzt sind, die die Haftung begünstigen. Es gibt jedoch Organismen wie Bakterien und Weichtiere, die natürliche Klebeproteine produzieren. Im Rahmen ihrer Untersuchung verwendeten die Forscher einen Datensatz mit 24.707 Klebeproteinen und entwickelten ein Data-Mining-Tool, um die Entwicklung und Synthese von 180 neuen Unterwasserklebstoffen zu steuern. Als Nächstes verwendete das Forschungsteam die gemessenen Widerstände dieser Klebstoffe als Datensatz, um ein maschinelles Lerntool zu trainieren und einen weiteren Entwicklungszyklus zu unterstützen. Dieser Ansatz führte zu hervorragenden Unterwasserklebstoffen . Einer der Prototypen, R1-max genannt, wurde verwendet, um eine Gummiente an einem Felsen im Meer festzukleben. Die Ente blieb trotz Wellenschlag haften und hielt auch Flutwellen stand. R2-max hingegen wurde verwendet, um ein 20 Millimeter großes Loch in einem wassergefüllten Rohr abzudichten und blieb über fünf Monate lang dicht. „Superadhäsive Hydrogele wie diese“, erklärt Laura Russo von der Universität Mailand-Bicocca in einem News & Views-Artikel, „haften fest auf unebenen und nassen Oberflächen und könnten sich für viele biomedizinische Anwendungen, darunter Prothesenbeschichtungen und tragbare Biosensoren, als revolutionär erweisen.“