Медоносные пчелы каждый день часами собирают пыльцу и упаковывают ее в аккуратные пучки, прикрепленные к задним лапкам.
Но всю эту тяжелую работу можно было бы мгновенно свести на нет во время внезапного ливня, если бы не два вещества, которые насекомые используют для удержания пыльцы на месте: пчелиная слюна и цветочное масло.
Теперь исследователи из Технологического института Джорджии изучают эту смесь ингредиентов в качестве модели биостимулированного клея из-за его уникальных адгезивных свойств и способности оставаться липким в различных условиях.
«Пчела сталкивается не только с влажной и влажной средой, но также с ветреной и сухой средой, поэтому ее гранулы пыльцы должны нейтрализовать эти колебания влажности, оставаясь при этом привязанными», - сказал Дж. Карсон Мередит, профессор Технологического института Джорджии. химической и биомолекулярной инженерии. «Способность противостоять таким изменениям влажности по-прежнему является проблемой для синтетических клеев».
В исследовании, опубликованном 26 марта в журнале Nature Communications и спонсируемом Управлением научных исследований ВВС, исследователи описали, как эти две естественные жидкости работают вместе, чтобы защитить награду пчелы, когда она возвращается в свой улей.
Первым компонентом клея являются собственные слюнные выделения пчел, которые покрывают пыльцевые зерна и позволяют им склеиваться. Пчелы производят эти сладкие выделения, основной ингредиент меда, из нектара, который они пьют из цветов.
Второй ингредиент - растительное масло, покрывающее пыльцевые зерна, называемое pollenkitt, которое помогает стабилизировать клейкие свойства нектара и защитить его от воздействия слишком высокой или слишком низкой влажности.
«Это работает аналогично слою растительного масла, покрывающему лужу сиропа», - сказала Мередит. «Масло отделяет сироп от воздуха и значительно замедляет сушку».
Исследователи проверили адгезивные свойства пчелиного клея, отделив компонент на основе масла от компонента на основе сахара и оценив, насколько липким остается нектар при различных условиях влажности. Как и ожидалось, по мере увеличения влажности и поглощения нектаром большего количества воды его клейкие свойства уменьшались. Тот же эффект наблюдался, когда влажность уменьшалась, а нектар высыхал. Между тем, в аналогичных условиях нектар, покрытый маслом цветочной пыльцы, оставался липким, несмотря на изменения влажности.
«Мы считаем, что вы могли бы взять основные концепции этого материала и разработать новый клей с водоотталкивающим внешним масляным слоем, который таким же образом мог бы лучше противостоять изменениям влажности», - сказал Мередит. «Или потенциально эта концепция может применяться для контроля рабочего времени клея, такого как его способность течь и время для высыхания или отверждения."
Исследовательская группа, в которую входил Виктор Бридвельд, доцент Школы химической и биомолекулярной инженерии, также изучила динамику пчелиного клея.
"Мы хотели знать, если пыльца может оставаться настолько прочно прикрепленной к задним лапкам пчелы, как пчелам удается удалить ее, когда они возвращаются в улей", - сказала Мередит.
Ответ может заключаться в том, что клей чувствителен к скорости реакции. Другими словами, чем быстрее сила пытается удалить его, тем больше оно будет сопротивляться.
«Это свойство капиллярной адгезии, которое, по нашему мнению, может быть использовано и адаптировано для конкретных приложений, таких как управление движением в микроскопических или наноразмерных устройствах, в самых разных областях, от строительства до медицины», - сказал Мередит.