Lijm heb je in allerlei soorten en maten met evenveel toepassingen. Het nadeel van veel lijmsoorten is dat ze hun functie wat al te goed uitvoeren en zodoende niet recyclebaar en slecht voor het milieu zijn. Toch wil je niet inleveren op de kwaliteit van je lijm: dat wat je lijmt, moet ook echt vast blijven zitten. Subhajit Pal, Phillip Messersmith en collega’s van de University of California, Berkeley, ontwikkelden een simpel maar veelzijdig polymeer dat is opgebouwd uit een molecuul dat van nature ook in het lichaam voorkomt: (R)-α-liponzuur (αLA).

αLA is een klein molecuul met een disulfide-ring en een zuurgroep dat fungeert als cofactor voor enzymen in het aerobe metabolisme en doet aan ringopeningpolymerisatie. Klinkt goed, maar αLA-polymeren kampen wel met spontane depolymerisatie. ‘Messersmith en zijn groep laten zien dat je dat kunt omzeilen door slim stabilisatoren en co-monomeren toe te voegen die depolymerisatie tegen gaan’, legt Patricia Dankers, hoogleraar biomedische materialen aan de TU Eindhoven, uit per mail.

De co-monomeren zijn bijna hetzelfde als αLA, maar hebben in plaats van een zuurgroep een N-hydroxysuccinimide-ester die reactieve delen van het molecuul stabiliseert door netwerken te maken. ‘Afhankelijk van welk co-monomeer je gebruikt, krijg je verschillende soorten adhesieve materialen’, vervolgt Dankers. De auteurs rapporteren vloeistoffen, vaste patches en zelfs poeder op basis van αLA.

‘Ook laten ze zien dat ze on demand het gevormde polymeernetwerk kunnen depolymeriseren om het alfa-liponzuur te regenereren’, schrijft Dankers. ‘Zo kun je het dus duurzaam gebruiken.’ Een andere mooie eigenschap is dat het materiaal zelfhelend is door de disulfidebruggen, laten de auteurs zien.

Praktijk

De Amerikanen brengen hun superlijm ook in de praktijk. Zo laten ze zien dat ze een geperforeerde varkensmaag (ex vivo) met een αLA-patch en -spray weer dicht kunnen maken. In vitro-tests leken daarnaast te wijzen op mogelijke ontstekingsremmende eigenschappen van de lijm en houden E. coli buiten, een vrij belangrijke eigenschap als je medische toepassingen in gedachte hebt.

Maar ook in levende wezens bewijst de lijm zich. Als je baby’s in de baarmoeder wilt behandelen, dan moet je door het vruchtvlies heen en dat is gevoelig en repareert zichzelf niet, waardoor de kans op scheuren in het membraan groter wordt. Daarom onderzochten ze of het preventief plaatsen van een patch kan helpen om het risico te verminderen.

In zwangere muizen plaatsten de onderzoekers een patch op sommige membranen en toen daar geen negatieve reactie op volgde prikten ze na een paar dagen een gaatje van 2 mm in het membraan. De vruchtzak verloor met de patch wel 50% minder vruchtwater en alle babymuizen met de patch overleefden de ingreep, terwijl geen enkele babymuis zonder patch bleef leven. Dat klinkt veelbelovend en op basis van de closed-loop recycling en de andere toepassingen die de auteurs laten zien, concludeert Dankers: ‘Het is een prachtige combinatie van slimme, relatief simpele chemie onder fysiologische condities. Echt prachtig werk.’

Pal, S. et al. (2024) Science 385(6711), DOI: 10.1126/science.ado6292