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De nouveaux bioadhésifs forment des liaisons adhésives qui se renforcent dans l’eau
Les formulations adhésives en instance de brevet développées à l’Université Purdue à partir d’ingrédients d’origine biologique entièrement durables créent des liaisons qui deviennent plus fortes lorsqu’elles sont sous l’eau ou exposées à des conditions humides.
Gudrun Schmidt, professeur agrégé au département de chimie de l’Université Purdue, et une équipe de chercheurs ont développé les formulations à partir de zéine, une protéine présente dans le maïs, et d’acide tannique. Un article sur les recherches de l’équipe a été publié dans la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS.
Les formulations adhésives peuvent être développées et utilisées dans la restauration des récifs coralliens et avoir des applications dans les industries de la construction, de la fabrication, biomédicale, dentaire, alimentaire et cosmétique.
Plus fort dans l’eau
Schmidt et ses collègues ont mené des expériences d’adhésifs sous-marins avec leurs formulations, en utilisant différentes surfaces et différentes eaux, notamment l’eau de mer, la saumure, l’eau du robinet et l’eau déminéralisée.
« Il est intéressant de noter que le type d’eau n’affecte pas les performances de manière significative, mais le type de substrat, oui », a déclaré Schmidt. « Une autre découverte inattendue était que la force des liaisons augmentait avec le temps lorsqu’elles étaient exposées à l’eau, ce qui est contraire aux expériences générales de travail avec des adhésifs traditionnels à base de pétrole. L’adhérence initiale sous l’eau était plus forte que l’adhérence au-dessus de la table, ce qui suggère que l’adhérence initiale sous l’eau était plus forte que l’adhérence au-dessus de la table. l’eau aide à fixer la colle. » Elle colle sous l’eau.
Une peau protectrice se forme à la surface des adhésifs lorsqu’ils sont placés sous l’eau, empêchant l’eau de pénétrer immédiatement dans le reste du matériau.
« Mais une fois que la peau est en place, elle peut être brisée pour favoriser une formation de liaison plus rapide », a déclaré Schmidt.
Les expériences ont également indiqué une liaison maximale à environ 30°C, puis une nouvelle augmentation à des températures plus élevées.
Schmidt a déclaré que le processus de fabrication des formulations adhésives est un processus court.
« Nous pouvons utiliser des matières végétales peu coûteuses et provenant de sources durables pour fabriquer un gallon de colle en quelques heures », a déclaré Schmidt. « Les adhésifs sont faciles à fabriquer en laboratoire ou en extérieur, partout sur la planète. »
Demande de formulations non toxiques
D’autres chercheurs formulent des adhésifs qui imitent les adhésifs que les moules, les balanes, les huîtres et les vers de châteaux de sable utilisent pour adhérer aux fonds marins et à d’autres surfaces humides, a déclaré Schmidt. Cependant, ces formulations les plus performantes sont entièrement synthétiques.
« De longs processus de synthèse utilisant des produits chimiques agressifs pourraient entraver son développement futur », a déclaré Schmidt. « La demande augmente pour des matériaux non toxiques, des matériaux issus de sources durables et un impact environnemental minimal. En conséquence, plusieurs groupes se sont tournés vers le développement de nouveaux systèmes adhésifs et le recyclage des anciens systèmes adhésifs en utilisant la biochimie ou la biochimie. »
La demande croissante de matériaux non toxiques a conduit à la création d’adhésifs destinés aux applications biomédicales. Les adhésifs obtenus ont des propriétés similaires à celles des tissus mous. Les bioadhésifs ont d’autres applications, a déclaré Schmidt.
« Une fois que vous quittez le domaine biologique et biomédical, il existe tout un monde d’autres applications qui nécessitent des métaux, des plastiques, du bois et des substrats inorganiques qui ont besoin d’adhésifs pour fonctionner en présence d’eau », a déclaré Schmidt. « Les applications alimentaires, orales et cosmétiques sont moins restrictives en ce qui concerne la pureté des matières premières. Les polymères de qualité alimentaire peuvent souvent être utilisés pour fabriquer des adhésifs humides. Nous travaillons également sur des applications dentaires, en essayant de créer des liaisons dans cet environnement humide et difficile. »
Restauration des récifs coralliens
Une autre application particulièrement intéressante des formulations adhésives de Purdue en instance de brevet est la restauration des récifs coralliens, a déclaré Schmidt.
« De nombreux efforts majeurs sont déployés partout dans le monde pour faire pousser de jeunes coraux afin de remplacer ces structures déjà mortes », a déclaré Schmidt. « Le principal obstacle à ces efforts est le manque d’adhésifs sous-marins adaptés à cette application. »
Schmidt et son équipe de recherche travaillent avec… Fondation pour la restauration des coraux-Envoyer différentes combinaisons à tester.
« Nous avons récemment visité les Florida Keys pour tester certaines formulations dans des seaux remplis d’eau de mer », a déclaré Schmidt. « C’est formidable de voir notre travail en dehors du laboratoire de recherche et dans le monde humide réel. »
Vanor Montoya Maia, responsable du programme de restauration des coraux au CRF, a déclaré que la Coral Restoration Foundation est constamment à la recherche du moyen le plus efficace et le plus efficace pour faire pousser des coraux sur les sites récifaux.
« Disposer de différentes alternatives signifie que différentes espèces et habitats peuvent être cultivés avec des résultats positifs », a déclaré Montoya-Maia. « Des collaborations scientifiques comme celle-ci nous permettent de tester et d’affiner les méthodes avant la restauration traditionnelle. Les premiers résultats sur le terrain sont très encourageants et nous continuerons à fournir des commentaires aux chercheurs de Purdue pour garantir que le produit final réussit systématiquement dans plusieurs objectifs de restauration. »
Plus d’information:
Gudrun-Schmidt et al., Collage sous-marin utilisant un adhésif d’origine biologique composé d’acide tannique et de protéine Zine, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2023). est ce que je: 10.1021/acsami.3c04009
la citation: De nouveaux bio-adhésifs forment des liaisons adhésives qui deviennent plus fortes dans l’eau (7 septembre 2023) Extrait le 7 septembre 2023 de https://phys.org/news/2023-09-bio-based-adhésif-bonds-stronger.html
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« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
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Comment les chauves-souris de Salomon défient leur apparence
L’analyse génétique des chauves-souris à nez feuille des Îles Salomon montre une diversité inattendue, suggérant des besoins de conservation uniques et remettant en question les classifications précédentes basées sur la taille.
Des chercheurs de l’Université de Melbourne et de l’Université du Kansas ont découvert une diversité génétique significative parmi les chauves-souris à nez feuille des Îles Salomon, malgré leur apparence similaire dans différentes îles. Cette recherche est publiée dans la revue développementCollecte d’échantillons sur le terrain et analyse génétique.
« Il s’agit d’un genre de chauves-souris appelé Hipposideros multiple Classer « Partout en Asie du Sud-Est dans le Pacifique », a déclaré le co-auteur Rob Moyle, conservateur principal en ornithologie à l’Institut de la biodiversité et au Musée d’histoire naturelle de l’UCLA, dont le laboratoire a effectué une grande partie des recherches. « Aux Îles Salomon, où nous effectuons beaucoup de travaux de terrain, il peut y avoir quatre ou cinq espèces différentes sur chaque île, et elles sont analysées en termes de taille corporelle : petites, moyennes et grandes – ou s’il y en a. plus de trois espèces, il y en a de petites. Sur une île, il y en a cinq, moyennes, grandes et très grandes, il y a donc une petite île supplémentaire.
Détails et résultats de l’étude
Selon Rob Moyle, qui est également professeur de biologie évolutive à l’UCLA, des recherches antérieures basées uniquement sur des caractéristiques physiques ont conclu que les chauves-souris de taille similaire provenant de différentes îles appartenaient toutes à la même espèce. « Vous vous déplacez d’île en île et vous trouverez des espèces de taille moyenne semblables à celles d’autres îles », a-t-il déclaré. Les biologistes ont toujours examiné ces choses et ont dit que c’était évident. Il existe des espèces de petite, moyenne et grande taille réparties sur plusieurs îles.
Cependant, Moyle et ses collaborateurs disposaient d’analyses plus modernes. En séquence ADN À partir des chauves-souris collectées sur le terrain (ainsi que de spécimens provenant de collections de musées), l’équipe a découvert que les grandes et très grandes espèces de chauves-souris n’étaient en réalité pas étroitement apparentées.
« Cela signifie que ces populations sont parvenues d’une manière ou d’une autre à cette taille et à cette apparence corporelles identiques, non pas en étant étroitement liées – mais nous pensons normalement que les objets d’apparence identique le sont parce qu’ils sont vraiment étroitement liés », a déclaré Moyle. « Cela soulève des questions telles que ce qui est si unique sur ces îles, que vous puissiez converger en termes de taille et d’apparence corporelle vers des classes de taille vraiment cohérentes sur différentes îles. »
L’équipe a effectué des mesures précises sur des chauves-souris de différentes îles, confirmant ainsi les travaux antérieurs menés par des scientifiques des Îles Salomon.
« Toutes les grandes îles de différentes îles regroupées dans leurs mesures », a déclaré Moyle. « Ce n’est pas seulement que les premiers biologistes ont fait une erreur. Ils les ont regardés et ont dit : « Oh, oui, c’est la même chose. » Et en fait, ce n’est pas le cas. Nous les avons mesurés, et ils sont tous regroupés. , même s’il s’agit d’espèces différentes. Nous avons vérifié – une espèce Quoi – à partir de ce travail morphologique précédent.
« Lorsque nous avons créé des arbres généalogiques à l’aide de l’ADN de chauve-souris, nous avons découvert que ce que nous pensions n’être qu’une seule espèce de grande chauve-souris dans les Îles Salomon était en réalité un cas où de plus grandes chauves-souris évoluaient à partir d’espèces plus petites plusieurs fois dans différentes îles », a déclaré Lavery. « Nous pensons que ces chauves-souris plus grosses ont peut-être évolué pour profiter de proies que les chauves-souris plus petites ne mangent pas. »
Implications pour la conservation et la biologie évolutive
Derad a déclaré que le travail pourrait être « extrêmement important » pour les efforts de conservation visant à identifier les unités évolutives importantes dans ce groupe.
« La taille de l’objet a induit la classification en erreur », a déclaré Dirad. « Il s’avère que les très grandes populations de chauves-souris de chaque île sont fondamentalement génétiquement uniques et méritent d’être préservées. Comprendre cela est vraiment utile. Il y a des problèmes de déforestation. Si nous ne savons pas si ces populations sont uniques, il est difficile de savoir si elles sont uniques. Nous aurions dû faire un effort pour le préserver.
Selon DeCicco, la nouvelle compréhension des chauves-souris à nez feuille était fascinante sur le plan purement théorique.
« Nous étudions les processus évolutifs qui conduisent à la biodiversité », a-t-il déclaré. « Cela montre que la nature est beaucoup plus complexe. Nous, les humains, aimons essayer de trouver des modèles, et les chercheurs aiment essayer de trouver des règles qui s’appliquent à de larges groupes d’organismes. C’est assez fascinant de trouver des exceptions à ces règles. » À partir de différents taxons sur de nombreuses îles différentes – une grande et une petite, ou deux espèces étroitement apparentées qui diffèrent d’une manière ou d’une autre dans la répartition de leur environnement, nous constatons qu’il existe de nombreux scénarios évolutifs différents. cela pourrait produire le même modèle.
Référence : « Évolution parallèle dans un archipel insulaire révélée par le séquençage du génome des chauves-souris à nez feuille Hipposideros » par Tyrone H Lavery, Devon A DeRaad, Piokera S Holland, Karen V Olson, Lucas H DeCicco, Jennifer M Seddon, Luke KP Leung et Robert . JMuel, le 08 mars 2024, développement.
est ce que je: 10.1093/évolut/qpae039
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Une équipe de la NASA dirigée par un scientifique d’origine indienne a révélé la raison de la température élevée de la zone d’amarrage du soleil.
La recherche a utilisé des données recueillies auprès de NASALa fusée-sonde High-Resolution Imaging Coronal (Hi-C) et la mission Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS), combinées à des simulations 3D complexes, pour révéler le rôle potentiel des courants électriques dans le processus de chauffage.
Dans cette région se trouve un réseau complexe de lignes de champ magnétique, ressemblant à des brins invisibles de spaghetti. Cet enchevêtrement magnétique génère des courants électriques qui chauffent les matériaux sur une large plage de températures, allant de 10 000 à 1 million de degrés Fahrenheit. Ce réchauffement localisé dans la mousse semble compléter la chaleur émanant de la couronne torride de plusieurs millions de degrés au-dessus. Ces résultats, détaillés dans Nature Astronomy du 15 avril, fournissent des informations importantes pour comprendre pourquoi la couronne solaire dépasse la température de surface.
« Grâce à nos observations à haute résolution et à nos simulations numériques avancées, nous sommes en mesure de découvrir une partie de ce puzzle qui nous laisse perplexes depuis un quart de siècle », a déclaré l’auteur Sovik Bose, chercheur scientifique chez Lockheed Martin Solar et Lockheed Martin Solar. Laboratoire d’astrophysique, Bay Area Environmental Institute et NASA Ames Research Center dans la Silicon Valley, en Californie. « Cependant, ce n’est qu’une partie du puzzle, cela ne résout pas tout le problème. »
D’autres opportunités de percer le mystère se profilent à l’horizon : Hi-C devrait être lancé à nouveau ce mois-ci pour capturer une éruption solaire, incluant probablement une autre région d’algues en plus d’IRIS. Cependant, pour obtenir des observations suffisamment complètes pour montrer comment la couronne et les algues se réchauffent, scientifiques et ingénieurs développent activement de nouveaux instruments pour la future mission Multi-Eaperture Solar Energy Explorer (MUSE).
La structure minuscule, brillante et inégale constituée de plasma dans l’atmosphère solaire présente une ressemblance frappante avec les plantes terrestres, ce qui a amené les scientifiques à l’appeler « algues ». Cette mousse a été découverte pour la première fois en 1999 par la mission TRACE de la NASA. Ils se forment principalement autour du centre des amas de taches solaires, là où les conditions magnétiques sont fortes.
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Malgré le changement climatique mondial, la Terre est étonnamment pauvre en carbone
Malgré toutes les inquiétudes suscitées par la quantité de carbone qui fait des ravages sur notre climat mondial, la Terre est remarquablement pauvre en carbone. Le carbone n’est qu’un oligoélément dans la Terre et un élément mineur dans le Soleil, écrivent les auteurs de cet article. Le sixième élément : Comment le carbone façonne notre mondesera publié le mois prochain par Princeton University Press.
Malgré les problèmes liés à l’utilisation par l’humanité des combustibles fossiles à base de carbone, notre existence entière dépend de la capacité de cet élément à créer une chimie riche, ont déclaré les co-auteurs Theodore B. Snow, professeur émérite à l’Université du Colorado à Boulder et Don Brownlee, professeur émérite à l’Université du Colorado à Boulder. Université de Washington à Seattle, P.S.
Ce qui est surprenant, c’est la rareté du carbone sur la Terre entière ; L’abondance totale de carbone n’est que de quelques centaines de parties par million, m’a dit Brownlee par e-mail. Cependant, sur Terre, le carbone était certainement l’élixir crucial qui a conduit à l’évolution des molécules complexes et des voies chimiques qui ont rendu la vie possible, dit-il.
Ironiquement, la plupart des objets riches en carbone du système solaire ne sont pas le soleil ou les planètes, mais des corps plus petits tels que les comètes et les astéroïdes, les éléments constitutifs des planètes restantes qui ont survécu à des collisions planétaires ou ont été éjectées des orbites solaires pendant plus de 4 milliards d’années. , écrivent Snow et Brownlee.
Cependant, la Terre a une structure en couches et le carbone – le sixième élément du tableau périodique – est présent à tous les niveaux, depuis le sommet de l’atmosphère jusqu’au cœur de notre planète.
Pourquoi la Terre est-elle si pauvre en carbone ?
Brownlee dit que la Terre s’est formée dans la zone habitable du Soleil, où le carbone n’a pas formé de solides de manière efficace. Il dit que la Terre est très pauvre en carbone par rapport aux astéroïdes et comètes typiques qui se sont formés beaucoup plus gros que le Soleil et sont souvent considérés comme des éléments constitutifs préservés des planètes solides.
Mais le carbone peut causer des problèmes.
Le carbone est le seul élément chimique qui possède sa propre taxe ; Nous dépensons des milliards de dollars inconnus pour apprendre à y faire face ; Brownlee dit que nous entendons sans cesse dire que notre utilisation du carbone détruira la Terre. Il affirme que la production de combustibles fossiles est un cadeau de la nature, mais que le réchauffement climatique qui en résulte a de nombreux effets graves.
Défis à venir
Il affirme que la hausse des températures due à l’accumulation de dioxyde de carbone entraînera une élévation du niveau de la mer et entraînera des changements dans les zones de culture et des extrêmes climatiques mondiaux, mais il est impossible que tout ce que les humains peuvent faire actuellement puisse détruire notre planète.
Malgré sa relative rareté ici sur Terre, la capacité du carbone à se lier à des éléments pour former un nombre presque infini de composés est probablement la raison pour laquelle nous sommes ici pour en parler. Mais la vie dans notre système solaire aurait-elle pu fonctionner différemment et s’appuyer sur un élément comme le silicium au lieu du carbone ?
Le silicium n’est pas un élément cosmiquement rare (c’est le septième élément le plus abondant dans la galaxie), mais le carbone est environ quatre fois plus abondant, notent Snow et Brownlee. Ils ont écrit que le silicium est plus abondant sur Terre (26 % en masse) que le carbone.
Quant à trouver du silicium ici dans notre système solaire ?
Des météorites primordiales chaudes, humides et chargées de silicium ont été chauffées au cours des premiers millions d’années de l’histoire du système solaire, explique Brownlee. Il déclare : Nous avons examiné des milliers d’échantillons lunaires, des milliers de météorites et même des échantillons de comètes, mais nous n’avons trouvé aucune preuve que le silicium contenu dans ces matériaux vieux d’un milliard d’années était impliqué dans un processus pouvant être considéré comme une vie.
Qu’en est-il de la vie à base de silicium en dehors de votre système solaire ?
Même si nous disposions de milliers d’excellents spectres d’exoplanètes, nous ne serions probablement pas en mesure de connaître la vie à base de silicium, car il n’y aurait pas de gaz contenant du silicium dans leur atmosphère, explique Brownlee. Il affirme que la vie sur Terre est plus facile à découvrir pour les extraterrestres car ils ont créé une atmosphère exotique (azote, oxygène et dioxyde de carbone) qui ne peut exister par des processus chimiques normaux.
Comment le carbone est-il réparti au sein de notre galaxie ?
Brownlee dit qu’il existe peut-être une quantité idéale de carbone pour qu’il y ait de la vie sur une planète, mais qui sait ce que c’est ? Une trop grande quantité pourrait conduire à de mauvaises atmosphères (comme Vénus), et trop peu pourrait être trop faible pour que la vie puisse commencer, dit-il.
Des questions fondamentales demeurent
L’une de ces questions est de savoir comment le carbone parvient réellement à atteindre des planètes semblables à la Terre.
Le Soleil et le système solaire primitif contenaient d’énormes quantités de carbone (le quatrième élément le plus abondant après l’hydrogène, l’hélium et l’oxygène), mais la Terre était formée de matériaux solides et la plupart des atomes de carbone étaient sous forme de monoxyde de carbone gazeux, explique Brownlee. .
C’est juste ce genre de puzzle Le sixième élément Points forts. Approfondi et complet, ce livre sera un atout pour les bibliothèques savantes pour les décennies à venir.
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