ORGANISCHE SUPERLIJM DANKT STEVIGHEID AAN UITKLAPBARE EIWITTEN

Het paarlemoer aan de binnenkant van sommige schelpensoorten bestaat voor het overgrote deel uit gewone kalksteen. Toch is het harder en veel beter bestand tegen breuk. Die stevigheid ontleent het paarlemoer aan zijn opbouw. Het bestaat uit kleine kalkstenen tegeltjes die met een dun laagje natuurlijke lijm op elkaar geplakt zijn. Hoewel de structuur van deze schelpbekleding nauwkeurig bekend is, is het nog altijd niet gelukt met een combinatie van kalksteen en synthetische lijm eenzelfde hardheid te bereiken. Experimenten van een groep natuurkundigen van de universiteit van Santa Barbara hebben onlangs laten zien waaraan de paarlemoerlijm zijn uitzonderlijke eigenschappen ontleent (Nature, 24 juni 1999). De eiwitmoleculen waar deze uit bestaat, breken niet wanneer er hard aan getrokken wordt, maar vouwen open, waardoor de trekspanning wordt opgevangen.

Wanneer twee oppervlakken met behulp van een kunsthars (bijvoorbeeld epoxy) op elkaar worden geplakt, is er veel kracht nodig om de binding tussen de moleculen van de lijm en die van het oppervlak te verbreken. Daarvoor is bepalend hoe groot de energie is die toegevoerd moet worden om het breken van het gelijmde materiaal te veroorzaken. Als twee aan elkaar gelijmde delen al los komen van elkaar wanneer ze maar een heel klein stukje van elkaar worden getrokken, dan volstaat daarvoor een korte, zij het krachtige ruk. Dat ligt anders in het geval van het `plakeiwit' waarmee de kalkstenen plaatjes in een paarlemoeren schelp aan elkaar zijn gekit. Dat bleek toen Paul Hansma en zijn collega's dit lustrine A eens nader gingen bekijken. Een enkel molecuul - aan het oppervlak van een vers opengebroken schelp - werd vastgemaakt aan de naald van een atomaire krachtsmicroscoop (AFM), waarna deze langzaam omhoog werd bewogen. Tegelijkertijd werd de kracht gemeten die daarbij moest worden uitgeoefend. Zodra het lustrine een stuk was uitgerekt, en de spanning zó groot was geworden dat de keten op breken stond, vouwde een stuk van de eiwitketen open. Hierdoor viel de spanning weg en moest bij wijze van spreken opnieuw worden begonnen met trekken. Omdat dit zich een aantal keren herhaalde, en het lustrine zich bovendien gedeeltelijk herstelde wanneer de spanning wegviel, kostte het losmaken van de lijmverbinding veel meer energie, hetgeen zich vertaalt in een veel hogere weerstand tegen breuk. De onderzoekers maken zelf een vergelijking met het werk van de mythologische koning Sisyphus, die elke keer als hij zijn steen bijna bovenaan de berg had, deze weer terug zag rollen.

Nu het mechanisme van deze biolijm is ontrafeld, ligt het misschien voor de hand om te proberen ook met synthetische polymeren `superlijmen' te gaan maken. Maar de onderzoekers zijn hier terecht wat terughoudend over. Want de ervaring leert dat het bijzonder ingewikkeld is om de resultaten van een miljoenen jaren durende evolutie in de reageerbuis te imiteren.

(Rob van den Berg)