Учёные создали самый прочный подводный клей на основе гидрогеля

Фотография резиновой уточки, прикреплённой к прибрежному камню с помощью новой гидрогелевой технологии, выдерживающей приливы и удары волн. Автор: WPI-ICReDD, Университет Хоккайдо

Гидрогели — это мягкие проницаемые материалы, состоящие из полимерных сетей и воды, которые применяются в биомедицинской инженерии, производстве контактных линз и других областях. Их ключевая особенность — способность приобретать различные свойства за счёт модификации полимерных структур.

Лаборатория профессора Гонга в WPI-ICReDD (Университет Хоккайдо) специализируется на разработке гидрогелей с уникальными характеристиками, включая самовосстановление, самоупрочнение и адгезию под водой. Однако создание гидрогеля, который бы мгновенно, прочно и многократно прилипал в водной среде, оставалось сложной задачей.

Совместно с профессорами Такигавой и Фаном, аспирантом Ляо и другими коллегами профессор Гонг применил методы анализа данных и машинного обучения для разработки гидрогеля с рекордной адгезионной прочностью (F_a), превышающей 1 МПа. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

«Если вырезать кусочек такого гидрогеля размером с почтовую марку (2,5 × 2,5 см), он теоретически сможет удержать вес до 63 кг — например, взрослого человека», — поясняют учёные.

Эффективность технологии продемонстрировали на примере резиновой уточки, приклеенной к прибрежному камню: гидрогель выдержал многократные удары волн и приливов.

Вдохновляясь биологическими механизмами, исследователи создали полимерные сети на основе адгезивных белков, встречающихся у архей, бактерий, эукариот и вирусов. Проанализировав около 25 000 белковых последовательностей из базы данных NCBI, они выделили ключевые аминокислотные цепочки, отвечающие за адгезию в воде.

Синтезировав 180 вариантов гидрогелей, учёные с помощью машинного обучения определили наиболее эффективные полимерные последовательности. Гидрогели, созданные на основе этих данных, превзошли по характеристикам все ранее известные аналоги.

Такие свойства, как мгновенное и многократное прилипание, особенно востребованы в биомедицине и глубоководных исследованиях. В одном из экспериментов гидрогель успешно и неоднократно устранял течь в повреждённой трубе.

Подробнее: Data-Driven De Novo Design of Super-Adhesive Hydrogels, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09269-4

Источник: Hokkaido University