Vetenskapsmän upptäcker naturens eget superlim
HÅLLFAST Caulobacter crescentus fäster sig själv till solida objekt med sin svans och fasthållare (nederst). Limmet som används är det starkaste som upptäckts och utforskas nu för användning inom industri och medicin. Teoretiskt är det starkt nog för att hänga upp sex afrikanska elefanter, som vardera väger 12 ton, på en limfläck av en sedels storlek.


Forskare har upptäckt ett lim som är tre till fyra gånger starkare än det bästa industriella superlimmet – och det är ogiftigt, biologiskt nedbrytbart och har använts av en speciell grupp av bakterier i miljontals år.

Bakteriologer på Indiana University upptäckte detta superlim av en tillfällighet när de undersökte egenskaper hos bakterien Caulobacter crescentus, som producerar limmet för att hänga fast vid ytor i sin naturliga miljö, som består av snabbt forsande floder och strömmar.

Om detta organiska lim isolerades och reproducerades i stor skala skulle det kunna användas i en mängd industriella och medicinska tillämpningar – från att reparera fartygsskrov till sjöss, till att försegla soldaters sår på slagfältet.

Limmet kan stå emot en kraft på omkring 70 Newton per kvadratmillimeter. Som exempel är det starkt nog för att hänga upp sex afrikanska elefanter, som vardera väger 12 ton, i en limfläck med en sedels storlek (teoretiskt, naturligtvis).

– Vi bestämde oss för att komma på ett sätt att mäta hur starkt limmet är… och det var fullständigt häpnadsväckande hur starkt det var, sade bakteriologen Dr Yves Brun på Indiana University, som ledde studien tillsammans med fysikern Jay Tang på Brown University.

Dr Brun och hans team hade studerat bakterien i flera år eftersom den erbjuder en bra experimentell modell för att förstå många grundläggande egenskaper för bakterier. En aspekt de undersökte var varför fasthållaren – det lim som gör det möjligt för dess tunna svans att klibba fast vid ytan – endast producerades på spetsen av bakterierna och inte någon annanstans på cellen.

De lade bakteriecellerna på genomskinlig plast – samma typ som används till overheadapparater – för att observera och jämföra C. crescentus med en annan sort som modifierats genetiskt så att den inte producerar den hållfasta substansen.

Hur starkt är limmet?

Medan han städade sade Dr Brun:
– Vi lade [den genomskinliga plasten] under en kran och satte på vattnet så mycket det gick för att försöka förflytta dem, men de flyttades inte. Cellerna satt kvar där medan vattnet flödade för fullt. Det fick oss att undra… ’Hur starkt är egentligen limmet?’

För att mäta det använde vetenskapsteamet en sugapparat för att fånga upp den skrymmande delen av bakterien och avlägsna den från den glaspipett vid vilken den var fäst. På 14 försök behövde de applicera en genomsnittlig kraft av 0,59 mikronewton per cell för att lösgöra bakterien.

Räknat i kraftöverföring per ytenhet kalkylerade forskarna fram att styrkan i vidhäftningen var över 68 Newton per kvadratmillimeter. ”Vad vi känner till”, skrev de i sin rapport 1 mars, 2006, ”är styrkan i denna vidhäftning den starkaste som någonsin uppmätts för biologiska limmer.”

Fungerar på våta ytor

C. crescentus är formad ungefär som en korv eller gurka med en lång, smal svans. Dr Brun tror att änden på svansen har prickar av en blandning av polysackarider (kedjor av sockermolekyler) och vissa ännu ej identifierade substanser. Den använder sin klibbiga blandning till att fixera sig själv vid sten och metall. Den förekommer också i låga koncentrationer i kranvatten, men skapar inga farliga gifter.

”Det trevliga med detta lim är att det fungerar på våta ytor… Ett av de största problemen med kommersiella limmer är att de flesta av dem… inte fungerar bra på våta ytor. När det gäller saltvatten är det ännu värre.”

Detta nyligen upptäckta lim skulle till exempel kunna laga skepp som skadats till sjöss och hålla länge nog för att föra dem säkert till en torrdocka för reparation, eller användas i industriella processer där ytorna utsätts för regn eller vatten.

Det skulle också kunna användas i nödsituationer för att stoppa någon från att förblöda.
– Att försegla sår på slagfältet skulle vara en jättemöjlighet… man skulle i stort sett bara behöva lägga på det och så skulle det hålla ihop såret, sade Dr Brun.

Han föreslog också att det skulle kunna användas vid hudtransplantationer eller under operationer när stygn eller klamrar inte är praktiskt.
– De medicinska tillämpningarna är oräkneliga.

Biologiskt nedbrytbart

Limmet skulle senare helt enkelt brytas ned av kroppen och återabsorberas, eftersom det är en naturlig produkt.
– Problemet med att använda kommersiella limmer i medicinska tillämpningar, är att man måste säkerställa att de inte är giftiga, och giftighet är en vanlig egenskap för dessa limmer som är biprodukter till olja, sade Dr Brun.

C. crescentus är hållfast i vatten medan vidhäftningen kan reduceras med över 90 procent genom att applicera enzymet lysozym, som faktiskt finns i människans tårar.

Trots att det ännu inte har genererats i stora kvantiteter skulle limmet idealiskt kunna produceras i industriell skala på liknande sätt som insulin, som produceras i stora behållare med genetiskt modifierade E-kolibakterier.

Dr Brun sade faktiskt att han redan har kontaktats av en person som undrade om dess användning som dentalt lim.