Ιστό σαν του... Σπάιντερμαν κατάφεραν να αναπτύξουν ερευνητές σε εργαστήριο

Eπιστήμονες ανέπτυξαν ένα υγρό που όταν εκτοξεύεται μετατρέπεται σε μια ισχυρή κολλώδη ίνα, ικανή να σηκώνει αντικείμενα πολλαπλάσια του βάρους της – μια ανακάλυψη εμπνευσμένη από τον υπερήρωα των κόμικς Σπάιντερμαν.

Οι ερευνητές προσπαθούσαν εδώ και καιρό να δημιουργήσουν ισχυρές ίνες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως σχοινιά, εμπνευσμένοι από το μετάξι που εκκρίνουν οι αράχνες και άλλα έντομα, αναφέρει ο Independent.

Αλλά η ανάπτυξη τέτοιων ινών με την ακαμψία, την ελαστικότητα και τις συγκολλητικές ιδιότητες του μεταξιού της αράχνης αποτελούσε πρόκληση. Όχι πια όμως, σύμφωνα με ερευνητές του Πανεπιστημίου Tufts στη Μασαχουσέτη των ΗΠΑ.

«Τυχαία ανακάλυψη»


Εμπλουτισμένη με τα κατάλληλα πρόσθετα, μια πρωτεΐνη μεταξοσκώληκα, που ονομάζεται φιβροΐνη, όταν εκτοξεύεται μέσω μιας στενής βελόνας μπορεί να σχηματίσει μια σκληρή κολλώδη ίνα, σύμφωνα με μια «τυχαία ανακάλυψη» που περιγράφεται στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Functional Materials.


«Εργαζόμουν σε ένα πρότζεκτ για την κατασκευή εξαιρετικά ισχυρών συγκολλητικών ουσιών με χρήση μεταξωτής φιβροΐνης και ενώ καθάριζα τα γυάλινα σκεύη μου με ασετόν, παρατήρησα ότι στον πυθμένα του γυαλιού σχηματιζόταν ένα υλικό που έμοιαζε με ιστό», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Μάρκο Λο Πρέστι.





Προσπαθώντας αρχικά να αναπαραστήσουν τα νήματα της αράχνης, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι τα διαλύματα φιβροΐνης σχημάτιζαν ένα ημιστερεό τζελ όταν εκτίθονταν σε χημικές ουσίες όπως η αιθανόλη ή η ακετόνη για αρκετές ώρες. Αλλά με τη χημική ουσία ντοπαμίνη, η διαδικασία στερεοποίησης συνέβη σχεδόν αμέσως, δημιουργώντας κολλώδεις ίνες υψηλής αντοχής.

Η ίνα καθώς προσκολλάται σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και τον σηκώνει

Marco Lo Presti, Tufts University


Το μείγμα ντοπαμίνης φάνηκε να επιταχύνει τη μετάβαση της πρωτεΐνης του μεταξιού από υγρό σε στερεό αφαιρώντας της το νερό, λένε οι επιστήμονες. Διαπίστωσαν επίσης ότι το διάλυμα μεταξιού, που περιβαλλόταν από ένα στρώμα ακετόνης, μετατράπηκε σε κολλώδες στερεό όταν εκτοξεύτηκε μέσω μιας ειδικής βελόνας. Καθώς η ακετόνη εξατμίστηκε στον αέρα, η ίνα προσκολλήθηκε σε οποιοδήποτε αντικείμενο ήρθε σε επαφή.

Η προσθήκη χιτοζάνης, μιας πρωτεΐνης που βρίσκεται στον εξωσκελετό των εντόμων, έκανε τις ίνες έως και 200 φορές πιο εύκαμπτες, ενώ χημικές ουσίες όπως το ρυθμιστικό διάλυμα βορικών αύξησαν την προσκολλητικότητα κατά περίπου 18 φορές, λένε οι επιστήμονες.

Σηκώνουν 80 φορές το βάρος τους

Η διάμετρος των ινών μπορεί να ελεγχθεί ώστε να κυμαίνεται από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας έως περίπου μισό χιλιοστό, ανάλογα με την οπή της βελόνας.

Οι ίνες που εκτοξεύονται με αυτόν τον τρόπο μπορούν να σηκώσουν αντικείμενα πάνω από 80 φορές το βάρος τους υπό διάφορες συνθήκες, λένε οι επιστήμονες. Σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, οι ίνες σήκωσαν «μία ατσάλινη βίδα, έναν εργαστηριακό σωλήνα που επέπλεε στο νερό, ένα νυστέρι μερικώς θαμμένο στην άμμο και ένα κομμάτι ξύλο από απόσταση περίπου 12 εκατοστών».

Στιγμιότυπο από το πείραμα όπου η ίνα σηκώνει μια ατσάλινη βίδα

Marco Lo Presti, Tufts University

Αν και το μετάξι αράχνης εξακολουθεί να είναι περίπου 1.000 φορές ισχυρότερο, λένε οι επιστήμονες, οι νέες ίνες μπορούν να βελτιωθούν για διάφορες εφαρμογές. «Η διαδικασία αυτή μπορεί να ρυθμιστεί λεπτομερώς ώστε να επιτευχθεί μια ελεγχόμενη κατασκευή στιγμαία σχηματιζόμενων αυτοκόλλητων ινών από υδρογέλες», δήλωσε ο Δρ. Λο Πρέστι. «Πρόκειται πραγματικά για ένα υλικό εμπνευσμένο από υπερήρωες».