Медоносные пчелы проводят часы каждый день, собирая пыльцу и упаковывая ее в аккуратные пучки, прикрепленные к задним лапкам.Но всю эту тяжелую работу можно было бы немедленно отменить во время внезапного дождя, если бы не два вещества, которые насекомое использует для прочного удержания пыльцы: пчелиный плевок и цветочное масло.
В настоящее время исследователи из Технологического института Джорджии рассматривают эту смесь ингредиентов как модель для био-технологического клея из-за его уникальных адгезионных свойств и способности сохранять липкость в различных условиях.
«Пчела сталкивается не только с влажной средой, но и с ветреной и сухой средой, поэтому ее пыльцевая гранула должна противодействовать этим изменениям влажности, оставаясь прилипшими», - сказал Дж. Карсон Мередит, профессор Школы химической и биомолекулярной инженерии Джорджии. «Способность противостоять такого рода изменениям влажности все еще является проблемой для синтетических клеев».
В исследовании, опубликованном в журнале «Nature Communications» и спонсируемом Управлением научных исследований ВВС, ученые описали, как эти две природные жидкости работают вместе, чтобы защитить труды пчелы при возвращении в улей.
Первым компонентом клея являются собственные слюнные выделения, которые покрывают пыльцевые зерна и позволяют им склеиваться. Пчелы производят эти сладкие выделения, основной ингредиент мёда, из нектара, который они пьют из цветов.
Вторым ингредиентом является растительное масло, которое покрывает пыльцевые зерна, называемые «pollenkitt», которые помогают стабилизировать адгезивные свойства нектара и защищают его от воздействия слишком большой или слишком низкой влажности.
«Это работает так же, как слой растительного масла, покрывающий лужу сиропа», - сказала Мередит. «Масло отделяет сироп от воздуха и значительно замедляет высыхание».
Исследователи проверили адгезивные свойства пчелиного клея, отделив компонент на масляной основе от компонента на основе сахара и оценив, как нектар сохранялся при различных условиях влажности. Как и ожидалось, если количество влаги увеличивалось, и нектар впитывал больше воды, его адгезионные свойства снизились. Тот же эффект был правдой и когда влажность снизилась и нектар высох. Между тем, в аналогичных условиях нектар, покрытый маслом «полленкитта», остается липким, несмотря на изменения влажности.
«Мы считаем, что вы могли бы взять на вооружение основные концепции этого материала и разработать новый клей с водобарьерным внешним масляным слоем, который таким же образом мог бы лучше противостоять изменениям влажности», - сказала Мередит. «Или, возможно, эта концепция будет применяться для контроля рабочего времени клея, такого как его способность течь и время высыхания или отверждения».
Исследовательская группа, в которую входил Виктор Бридвельд, доцент Школы химической и биомолекулярной инженерии, также изучала динамику пчелиного клея.
«Мы хотели знать, если пыльца может оставаться так прочно прикрепленной к задним лапам пчелы, как им удастся удалить ее, когда они вернутся в улей», - сказала Мередит.
Ответ может лежать в чувствительном к скорости ответе клея. Другими словами, чем быстрее сила попыталась его убрать, тем больше она будет сопротивляться.
«Это свойство капиллярной адгезии, которое, как мы полагаем, может быть использовано и адаптировано для конкретных применений, таких как управление движением в микроскопических или наноразмерных устройствах, в областях от строительства до медицины», - сказала Мередит.
