Łapki gekona w małżach

Przepraszam czytelnikow. Glupota moja zepsula ladny wpis. Juz naprawilem strone. :)

Łapki gekona w małżach

Takie danie serwuje swoim czytelnikom najnowsze wydanie przewodnika kulinarno-naukowego Nature. (1) Przepis jest następujący: weź łapkę gekona, obedrzyj ze skórki (mięsko zachowaj); skórkę posmaruj wydzieliną z małży. Voila! Trzyma się każdej powierzchni, suchej czy mokrej. Mniej więcej tego dokonał zespół specjalistów od biomateriałów z USA. Mniej więcej, bo posłużyli się materiałami przypominającymi skórę stóp gekona i substancje podobne do kleju wydzielanego przez małże.

            Natura jest źródłem wielu niesamowitych pomysłów i inspiracji. Przykładem jest właśnie zdolność gekonów do poruszania się po niemal każdej pionowej powierzchni. Przez długi czas sekretem gekonów była mikro-struktura skóry pokrywającej ich stopy. Wyposażona jest bowiem  w keratynowe włoski (setae) długości µm, a każdy z nich rozgałęziony na jeszcze mniejsze wypustki (spatulae) grubości 200 nm. Teoretycznie powierzchnia czterech stóp jaszczurki mogłaby utrzymać 133 kg. (2) Kontakt między stopą gekona a powierzchnią powoduje wytworzenie oddziaływań van der Waalsa* (3) i prawdopodobnie oddziaływań kapilarnych. To ostatnie tłumaczone jest utratą przyczepności do mokrych powierzchni. Przykładem przywierania w mokrych warunkach są małże i posługujące się bisiorem – wydzieliną mocującą mięczaka do podłoża. Ta substancja charakteryzuje się bardzo wysoką zawartością 3,4-dihydroksy-l-fenyloalaniny (DOPA). Naturalne i syntetyczne substancje zawierające DOPA charakteryzuje wysoka siła oddziaływań między powierzchniowych.

Badacze postanowili uzyskać materiał, który będzie zachowywał się podobnie do stopy gekona na suchych i mokrych powierzchniach. Powstały materiał nazwano „geckel” od słów „gecko” i „mussel”. Geckel to warstwa elastycznego polimeru poli-(dimetylosiloksanu), w której strumieniem elektronów wypalono wypustki o długości 600-700 nm i średnicy  200-600 nm. Tak przygotowane podłoże pokryto bardzo cienką (<20 nm) warstwą polimeru zawierającego DOPA.

              Zmierzona przyczepność jest bardzo obiecująca. Pojedynczy słupek geckelu o średnicy 400 nm pod wodą przyczepia się z siłą 15-krotnie większą niż pojedyncza spatula <!--[if !vml]--> gekona w tych samych warunkach. Także względem suchych powierzchni zachowuje się bardzo dobrze: 39.8 ± 2 nN (gekon, sucho), 5.9 ± 0.2 nN (gekon, mokro), 120 ± 6 nN (geckel, sucho) and 86.3 ± 5 nN (geckel, mokro). Ponad to udało się coś co nie udało się innym naukowcom – powierzchnia jest „wielorazowego użytku”. Problemem wielu bio-mimetyków stopy gekona jest nietrwałość lub wręcz jednorazowość. Geckel zachował przyczepność nawet po ponad 1000 próbach przyczepiania/odczepiania.

            Niestety muszę ostudzić zapał. Te wspaniałe wyniki są imponujące w nano-świecie. Teoretyczna siła geckelu przywierania (w wodzie) przeliczona na większą powierzchnie byłaby podobna to żółtych karteczek memo. Badacze widzą szansę w poprawie składu polimeru powierzchniowego oraz wielkości i rozmieszczeniu nano-słupków. Warto uczyć się na sprawdzonych wzorcach.        

* do pomiaru tych sił wykorzystano hydrofobowe półprzewodniki z arsenku galu (GlAs). Kto nie wie co to, niech zrobi przyjemność i pyta hazelharda. :)

            P.S. Inny zespół zbadał strukturę stopy komara. Jej specjalna budowa, także oparta na nano-włókienkach, pozwala siadać na prawie każdej powierzchni. Pozwala także siadać na wodzie dzięki wykorzystaniu napięcia powierzchniowego. Z obliczeń wynika, że nogi komara pozwalają utrzymać na powierzchni ciężar 23-krotnie większy niż sam komar. Dla porównania nartnik może utrzymać „zaledwie” 15-krotny ciężar. (4)

Źródła:

<!--[if !supportLists]-->1)      <!--[endif]-->Lee et al., Nature 448, 338-341 (19 July 2007)

<!--[if !supportLists]-->2)      <!--[endif]-->Autumn, Scientific American, 29 September 2003 

<!--[if !supportLists]-->3)      <!--[endif]-->Autumn et al., PNAS vol. 99, no. 19,  12252-12256, 17 September 2002

<!--[if !supportLists]-->4)      <!--[endif]-->Wu et al., Phys. Rev. E 76, 017301 (2007)