Raziskovalci na Univerzi Tufts v ZDA so ustvarili prvo tehnologijo izstreljevanja mreže, pri kateri lahko tekoči material izstreli iz igle, se takoj strdi kot vrvica ter se oprime predmetov in jih dvigne. Na kratko, raziskovalci so ustvarili Spider-Man mrežo.
Spider-Manova mreža
Ta lepljiva vlakna izvirajo iz kokonov svilenega molja, ki se prekuhajo v raztopini in razgradijo v svoje gradnike beljakovine, imenovane fibroin. Raztopino svilenega fibroina je mogoče ekstrudirati skozi igle z ozkimi izvrtinami, da se oblikuje tok, ki se s pravimi dodatki strdi v vlakno, ko je izpostavljen zraku.
Narava je prvotni navdih za polaganje svilenih vlaken v vrvice, mreže in kokone. Pajki, mravlje, ose, čebele, metulji, molji, hrošči in celo muhe lahko na neki točki svojega življenjskega cikla proizvajajo svilo.
Medtem ko so dosegli pomemben napredek z materiali na osnovi svile, raziskovalci doslej še niso posnemali mojstrstva pajkov, ki lahko nadzorujejo togost, elastičnost in lepilne lastnosti niti, ki jih predejo.
Mreža ustvarjena po naključju
Do preboja je prišlo čisto po naključju. »Delal sem na projektu izdelave izjemno močnih lepil z uporabo svilenega fibroina in med čiščenjem steklovine z acetonom sem opazil, da se je na dnu kozarca oblikoval mrežasti material,« je povedal Marco Lo Presti, raziskovalni asistent na Univerzi Tufts.
Naključno odkritje je premagalo več inženirskih izzivov pri posnemanju pajkovih niti. Raztopine svilenega fibroina lahko v nekaj urah počasi tvorijo poltrden hidrogel, če so izpostavljene organskim topilom, kot sta etanol ali aceton. Toda prisotnost dopamina, ki se uporablja pri izdelavi lepil, je omogočila skoraj takojšen začetek strjevanja. Ko so organsko topilo hitro vmešali, je raztopina svile hitro ustvarila vlakna z visoko natezno trdnostjo in lepljivostjo. Dopamin in njegovi polimeri uporabljajo isto kemijo, kot jo uporabljajo rane, da oblikujejo vlakna, ki se trdno držijo površin.
Naslednji korak je bilo vrtenje vlaken v zraku. Raziskovalci so raztopini svilenega fibroina dodali dopamin, za katerega se zdi, da pospeši prehod iz tekočega v trdno tako, da potegne vodo stran od svile. Ko se ga prestreli skozi koaksialno iglo, je tanek curek raztopine svile obdan s plastjo acetona, ki sproži strjevanje. Aceton izhlapi v zraku, tako da ostane vlakno pritrjeno na kateri koli predmet, s katerim pride v stik. Raziskovalci so izboljšali raztopino svilenega fibroina in dopamina s hitozanom, derivatom eksoskeletov žuželk, ki je dal vlaknom do 200-krat večjo natezno trdnost, in boratnim pufrom, ki je povečal njihovo oprijemljivost za približno 18-krat.
Mreža je dokaj močna
Naprava lahko izstreli vlakna, ki lahko pod različnimi pogoji poberejo predmete, ki presegajo 80-kratno lastno težo. Raziskovalci so to dokazali tako, da so z razdalje približno 12 centimetrov dvignili različne predmete, med drugimi tudi laboratorijsko cev.
Lo Presti je omenil, da »če pogledate naravo, boste ugotovili, da pajki ne morejo splesti svoje mreže. Običajno predejo svilo iz svoje žleze, fizično pridejo v stik s površino in narišejo črte, da zgradijo svoje mreže. Predstavljamo način, kako izstreliti vlakno iz naprave, se nato oprijeti in pobrati predmet od daleč, namesto da bi to delo predstavili kot material, ki ga je navdihnil biološki material. Je v resnici material, ki ga je navdihnil superjunak.«
Naravna pajkova svila je še vedno približno 1000-krat močnejša od umetnih vlaken v tej študiji. Toda z malo dodane domišljije in inženiringa se bo inovacija še naprej izboljševala in utirala pot različnim tehnološkim aplikacijam.
Novinar
