• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy silniej skręcają i rozciągają nić pajęczą

    27.04.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Niemieccy naukowcy dodali niewielkie ilości metalu do nici pajęczej, aby ją jeszcze bardziej wzmocnić i uelastycznić. Technika ta może przyczynić się do opracowania super mocnych tkanin, nici chirurgicznych oraz sztucznych tkanek takich jak kości czy ścięgna - twierdzą naukowcy. Mocne i lekkie materiały mogą również znaleźć zastosowanie w tak różnorodnych dziedzinach jak budownictwo, technologia lotnicza czy kosmiczna.

    Nić pajęcza jest znana z tego, że jest mocniejsza i lżejsza od stali. W ramach ostatnich badań, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Science, naukowcy wykorzystali sztuczkę natury w celu dalszego udoskonalenia właściwości tego i tak już niezwykłego materiału.

    Wiele owadów i innych stworzeń zawiera niewielkie ilości metali takich jak cynk, mangan, wapń czy miedź w swoich szczękach, szczypcach i żądłach, aby były sztywniejsze i twardsze. Naukowcy wykorzystali technikę o nazwie ALD (osadzanie warstw atomowych), aby wprowadzić cynk, tytan i aluminium do nici pajęczej.

    Zwykle ALD pozostawia po prostu warstwę tlenków metalu na powierzchni włókna poddanego obróbce, ale taka obróbka nici pajęczej ma niewielki wpływ na jej wytrzymałość. Jednak dzięki niewielkiej adaptacji techniki naukowcy byli w stanie sprawić, że jony metalu przeniknęły do nici pajęczej i stały się jej częścią.

    Nić pajęcza poddana takiej obróbce staje się zarówno mocniejsza, jak i elastyczniejsza w porównaniu do zwykłej nici. Zdaniem naukowców, takie właściwości sprawiają, że potrzeba 10 razy więcej energii, aby przerwać nić poddaną obróbce w porównaniu do nici naturalnej, która nie została poddana obróbce.

    "Nasza praca zapowiada olbrzymi potencjał w zakresie praktycznych zastosowań, ponieważ wiele innych biomateriałów można wzmocnić i uelastycznić za pomocą naszej metody" - wyjaśnił dr Mato Knez z Instytutu Fizyki Mikrostrukturalnej im. Maxa Plancka w Niemczech.

    Istnieje jednak pewien haczyk: technika sprawdza się wyłączne w przypadku materiałów zbudowanych głównie z białek. Mimo to dr Knez wraz z zespołem obrócił już tę właściwość na swoją korzyść. Udało im się wykorzystać omawianą technikę do wzmocnienia nici z kolagenu, białka chroniącego nasze kości przed złamaniem, a skórę - przed rozdarciem.

    Dokładny mechanizm przenikania metalu do nici i wzmacniania jej pozostaje nieznany. Jednakże naukowcy mają pewne pomysły. "Przypuszczamy, że atomy metalu wiążą poszczególne molekuły białka" - mówi dr Knez.

    Zwykle to atomy wodoru tworzą wiązania między molekułami, które tworzą nić pajęczą. Wiązania wodorowe prawdopodobnie osłabiają się lub pękają w czasie procesu ALD, ustępując miejsca atomom metalu, które tworzą silniejsze wiązania.

    Dr Knez podkreśla, że w najbliższej przyszłości nie ma szans na wykorzystanie wzmocnionej metalem nici pajęczej w zastosowaniach przemysłowych, gdyż pająki nie są łatwe w utrzymaniu, a ilość wytwarzanej przez nie nici jest stosunkowo niewielka. Mimo to jest optymistą i wierzy, że nowa technika doprowadzi do opracowania nowych materiałów.

    Jak podsumowuje: "Jesteśmy przekonani, że wykorzystując nasz proces będziemy również w stanie poprawić właściwości materiałów syntetycznych, które imitują naturalne."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Science:
    http://www.sciencemag.org

    Towarzystwo im. Maxa Plancka:
    http://www.mpg.de

    Źródło danych: Towarzystwo im. Maxa Plancka; Science
    Referencje dokumentu: Lee, S-M et al. (2009) Greatly increased toughness of infiltrated spider silk. Science 324: 488-192. DOI: 10.1126/science.1168162.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    BioSteel – marka handlowa bardzo wytrzymałego materiału, stworzonego z białka zawartego w nici pajęczej. Marka należy do Nexia Biotechnologies. Do produkcji tego białka są użyte transgenetyczne kozy którym wszczepiono geny pająków. Nić przędna – wielofunkcyjna, długa i cienka nić, włókno powstające w efekcie zakrzepnięcia na powietrzu wydzieliny gruczołów przędnych niektórych stawonogów, zbudowane z włókien fibroinowych sklejonych serycyną. Nić przędna pająków nazywana jest nicią pajęczą, a utworzone z niej sieci łowne – pajęczyną. Powszechnie nazwy te są używane jako tożsame, zarówno w znaczeniu samej nici jako włókna (nić jedwabnika, nić pajęcza, nici pajęczyny), jak i wytworzonych z nich struktur (sieci łowne, opląt, oprzęd i inne). Kądziołki przędne – charakterystyczna dla pająków struktura znajdująca się na końcu odwłoka, złożona z kilkuset do kilkunastu tysięcy ujść gruczołów przędnych produkujących ciekłą substancję, która po zetknięciu z powietrzem zastyga tworząc nić pajęczą. Gruczoły przędne pająków połączone są w funkcjonalne grupy wytwarzające nici przędne o różnym składzie i przeznaczeniu. Jedne służą do budowy sieci łownych, nici asekuracyjnych i tzw. babiego lata, inne do budowy kokonów.

    Pętla D (ang. D-loop czyli Displacement loop) – struktura, powstała na skutek odsunięcia jednej z nici dwuniciowego DNA podczas Rekombinacji genetycznej. W organizacji mitochondrialnego DNA, pętla D jest obszarem, w którym zachodzi inicjacja transkrypcji. Obszar ten ma w sobie dwa mniejsze obszary, tzw. obszary hiperzmienne, które są odmienne u różnych osób. Nici DNA nazywane są H (ang. heavy – ciężka) oraz L (ang. light – lekka). Na nici H zapisana jest informacja o sekwencji 12 białek i 14 tRNA, na nici L – o sekwencji 1 białka i 8 tRNA. Obszar ten ma wielkość 1274pz położony jest między genami tRNA proliny a tRNA fenyloalaniny. Mimo ważnych funkcji wydaje się on być najszybciej ewoluującą częścią mtDNA. Caerostris darwini – gatunek pająka z rodziny krzyżakowatych (Araneidae) występującego na Madagaskarze. Przędzie bardzo wytrzymałe nici, z których buduje duże sieci.

    Nożyczki chirurgiczne – narzędzie chirurgiczne, służące do cięcia tkanek miękkich lub materiału szewnego, tj. nici chirurgicznych. Nożyczki mogą być różnej wielkości, proste lub odgięte, z tępymi lub ostrymi czubkami. Najczęściej używane są nożyczki typu Mayo. Ched Nasad, zwane również Miastem Połyskliwych Pajęczyn- fikcyjne miasto kupieckie ze świata Zapomnianych Krain. Znajduje się w Podmroku. Ma charakterystyczny tylko dla niego wygląd, jest ono położone na wielkich zwapniałych pajęczynach stworzonych w zamierzchłych przez gigantyczne pająki-stróże. Miasto posiada kilkanaście poziomów pajęczyn, które im wyższe, tym bardziej bezpieczne. Na najwyższych poziomach nie ma przedstawicieli niższych ras, takich jak orki.

    Lak – materiał mający właściwość mięknięcia w podwyższonej temperaturze aż do postaci półpłynnej oraz zastygania w temperaturze pokojowej. Po zastygnięciu trwale zachowuje kształt, który miał w trakcie obniżania temperatury i ma dobrą przyczepność do papieru i materiałów tekstylnych (płótna, także nici itp.), przy czym jest stosunkowo kruchy. Evarcha culicivora – gatunek pająków z rodziny skakunów, czyli pająków, które nie tkają sieci, tylko polują skacząc na swoją ofiarę. Jako oddzielny gatunek został wyodrębniony w 2003.

    Szycie – sposób łączenia miękkich materiałów (tkanin, skór) za pomocą igły i nici. Technika ta znana jest człowiekowi od czasów paleolitu (30 tys. lat p.n.e.) i poprzedziła tkanie.

    Pająki (Araneae) – najliczniejszy rząd pajęczaków, należy do niego ponad 40 tys. opisanych gatunków. Są to zwierzęta typowo lądowe, o wielkości od 0,5 mm do 12 cm ciała i do ok. 32 cm rozstawu odnóży.

    Topik (Argyroneta aquatica) – gatunek wodnego pająka z rodziny topikowatych (Argyronetidae). Osiąga 15 mm długości. Bywa niekiedy klasyfikowany w rodzinie lejkowcowatych (Agelenidae). Denaturacja DNA (topnienie DNA, mięknięcie DNA) – separacja podwójnej nici DNA na dwie pojedyncze nici wskutek zerwania więzi wodorowych pomiędzy nićmi.

    Dodano: 27.04.2009. 15:11  


    Najnowsze