Rozpracowywanie technologii omułków
Zespół naukowców badający powłoki ochronne na bisiorze czy też "brodzie" omułków - niciach, za pomocą których omułki przyczepiają się do skał - odkrył, że swoją wytrzymałość i elastyczność czerpią z połączenia białka F i jonu metalu. Odkrycia opublikowane w magazynie Science mogą okazać się niezwykle przydatne do produkcji materiałów przemysłowych w przyszłości. Nici, które są zwykle usuwane przed gotowaniem omułków, są pokryte zewnętrzną powłoką z białka, a następnie jonami metalu, co sprawia, że są wyjątkowo mocne - niezbędne omułkom w ich siedlisku wodnym, w którym muszą mocno przyczepić się do skały, aby wytrzymać napór fal i innych materiałów morskich. Pomimo swojego delikatnego wyglądu mięczaki są silnymi stworzeniami, które natura przygotowała do radzenia sobie w ciężkich warunkach życia w morzu. Zespół niemieckich i amerykańskich naukowców wykorzystał unikalną technikę mikroskopii Ramana, za pomocą której można zidentyfikować cząstki wielkości zaledwie jednego mikrometra, aby badać bisior i poznać jego skład. Zewnętrzna kutykula bisioru składa się z aminokwasu zwanego tyrozyną, o którym wiadomo, że jest silnym lepiszczem. Kutykula jest również pokryta jonami żelaza. Dzięki temu nić jest niezwykle twarda, będąc jednocześnie w stanie wytrzymać pęknięcia nawet w ekstremalnych warunkach. Dr Admir Masic z Instytutu Układów Koloidalnych i Powierzchni Międzyfazowych im. Maxa Plancka powiedział: "Kiedy dwie lub trzy pozostałości dihydroksyfenyloalaniny łączą się z pojedynczym jonem żelaza, tworzą niewiarygodnie stabilny kompleks, który można wykorzystywać do wiązania poprzecznego białek strukturalnych". Bisior jest niezwykłym osiągnięciem inżynieryjnym, bowiem łączy twardość, rozciągliwość, wytrzymałość i elastyczność. Ma również guzowaty wygląd, nadawany mu przez submikronowe struktury ziarniste, tworzące faktycznie ciągłą matrycę. Zespół przypuszcza, że malutkie rozdarcia, które powstają w matrycy w czasie rozciągania nici zapobiegają większym rozdarciom matrycy - proces, który może okazać się bezcenny w kontekście wytwarzania wytrzymalszych, elastyczniejszych i trwalszych materiałów. "Powłoki ochronne mają istotne znaczenie dla wydłużenia okresu eksploatacji materiałów i urządzeń" - mówi dr Matthew Harrington z Instytutu im. Maxa Plancka. "Jednakże zważywszy na fakt, że twardość i rozszerzalność rzadko idą w parze w opracowywanych polimerach i kompozytach, poznanie sposobu ochrony elastycznego substratu nabiera wagi." Dr Peter Fratzl, dyrektor wydziału biomateriałów w Instytucie Układów Koloidalnych i Powierzchni Międzyfazowych im. Maxa Plancka powiedział: "Natura wypracowała na drodze ewolucji zgrabne rozwiązanie problemu, z którym nadal borykają się inżynierowie, a mianowicie, w jaki sposób połączyć odporność na zużycie z dużą rozciągalnością w jednym i tym samym materiale". Wydaje się, że kutykula osiąga to poprzez staranne dostosowanie chemii białko-metal oraz submikronową organizację gęstości wiązań poprzecznych. "Niewykluczone, że taką samą strategię można by zastosować w opracowywaniu polimerów i kompozytów" - stwierdza dr Fratzl.
Kraje
Niemcy, Stany Zjednoczone