Les scientifiques ont travaillé sur le développement d'adhésifs pour le milieu marin inspirés des organismes qui se fixent sur les surfaces sous-marines, comme les moules. Ces colles à base de catéchol s'oxydent facilement et finissent donc par perdre leur adhésivité, ce qui les rend moins que satisfaisants pour l'usage auquel ils sont destinés.

Dans la présente étude publiée dans Communication Nature , Hailong Fan et Jian Ping Gong de l'Université d'Hokkaido avec leurs collègues ont exploré la possibilité de développer des adhésifs qui utilisent l'interaction électrostatique pour coller aux surfaces chargées négativement telles que les roches, un verre, et les métaux sous la mer.

L'équipe a construit des chaînes polymères à partir de deux types de monomères en tant que blocs de construction. L'un contient un résidu "cationique" chargé positivement et l'autre contient un cycle "aromatique". Dans les biosystèmes, les séquences d'acides aminés cationiques-aromatiques adjacentes dans les protéines sont connues pour faciliter les interactions électrostatiques dans l'eau saline. Cela a été difficile, cependant, d'introduire de telles séquences dans des polymères synthétiques en raison des difficultés de contrôle des séquences de monomères.

Gong et ses collègues ont découvert que les polymères synthétiques avec des séquences cationiques-aromatiques adjacentes pouvaient facilement être fabriqués à l'aide d'un système hautement évolutif, méthode rentable appelée "polymérisation radicalaire assistée par un complexe cation-p".

Les chercheurs ont découvert que les deux types de résidus dans les polymères se sont liés pour former un hydrogel qui adhère bien aux surfaces solides chargées négativement dans l'eau salée - la force d'adhérence approchait environ 60 kPa. Les hydrogels composés d'une variété de combinaisons de monomères cationiques-aromatiques se sont montrés rapides, fort, mais adhérence réversible aux surfaces. L'adhérence était en grande partie grâce à l'interaction électrostatique entre les résidus chargés positivement sur les polymères et les surfaces chargées négativement. Mais, de façon intéressante, les polymères fabriqués à partir de ces monomères aromatiques cationiques sans séquences adjacentes n'étaient pas aussi adhérents, indiquant que le résidu aromatique adjacent améliore l'interaction électrostatique dans des environnements à force ionique élevée.

"Notre hydrogel polymère à séquence contrôlée devrait avoir des applications prometteuses en tant que colles pour les fuites sous-marines, liants de sable de mer pour la préservation des milieux marins, et coagulants pour béton en mer, " dit Gong. Leur étude pourrait également ouvrir la voie à d'autres investigations sur les interactions électrostatiques dans des environnements hautement ioniques.