Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Tufts στο Somerville της Μασαχουσέτης ανέπτυξαν κατά λάθος τεχνολογία που θα μπορούσε να αλλάξει το μέλλον των βιομηχανικών εφαρμογών.
Ο χαρακτήρας Spider-Man, που δημιουργήθηκε από τον Stan Lee το 1962, έγινε ένα από τα πιο αναγνωρίσιμα εικονίδια της ποπ κουλτούρας. Ο υπερήρωας, γνωστός για την ικανότητά του να αιωρείται στην πόλη χρησιμοποιώντας ιστούς αράχνης, επέστρεψε στη λαϊκή συνείδηση χάρη στις ταινίες με τον Tom Holland, ο οποίος υποδύεται τον Peter Parker στο Marvel Cinematic Universe. Προηγουμένως, αυτός ο χαρακτήρας κέρδισε τη φήμη μέσω της ερμηνείας του Tobey Maguire σε ταινίες των αρχών της δεκαετίας του 2000.
Αν και πολλοί θεώρησαν τους ιστούς της αράχνης ως απλή φαντασία, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Tufts ανέλαβαν την πρόκληση να μετατρέψουν αυτή τη μυθοπλασία σε πραγματικότητα. Η ομάδα επιστημόνων ανέπτυξε τεχνολογία που επιτρέπει τη λήψη μιας υγρής ουσίας από μια βελόνα, μετατρέποντάς την αμέσως σε μια στερεή ίνα ικανή να προσκολλάται σε επιφάνειες και να σηκώνει αντικείμενα.
Τυχαία ανακάλυψη του ιστού του Spider-Man
Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η τεχνολογία δεν ήταν αποτέλεσμα προγραμματισμένου πειράματος. Όπως παραδέχτηκε ο Marco Lo Presti, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Tufts, όλα ξεκίνησαν κατά λάθος κατά τον καθαρισμό των εργαστηριακών γυαλικών.
Δούλευα σε ένα έργο για τη δημιουργία εξαιρετικά ισχυρών συγκολλητικών ουσιών με χρήση ινώδους μεταξιού. Όταν καθάριζα το γυαλί με ασετόν, παρατήρησα ότι ένα υλικό που έμοιαζε με ιστό αράχνης άρχισε να σχηματίζεται στο κάτω μέρος του δοχείου, θυμάται ο Lo Presti.
Οι μυστηριώδεις ίνες βασίζονται σε μια πρωτεΐνη που λαμβάνεται από κουκούλια μεταξοσκώληκα. Τα κουκούλια βράζονται και στη συνέχεια αποσυντίθενται σε πρωτεϊνικά συστατικά, τα οποία μπορούν να μετατραπούν σε ισχυρές ίνες.
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.
Έμπνευση αράχνης από τη φύση
Η διαδικασία δημιουργίας αυτών των ινών είναι εμπνευσμένη από τη φύση, η οποία αποτελεί εδώ και καιρό πηγή έμπνευσης για τους επιστήμονες. Πολλά ζώα, όπως οι αράχνες, οι σφήκες, οι πεταλούδες και οι μύγες, παράγουν μετάξι σε διαφορετικά στάδια της ζωής τους. Ωστόσο, αυτό που έχει επιτευχθεί στο εργαστήριο ξεπερνά τις φυσικές ικανότητες των ζώων.
Ένα από τα βασικά στοιχεία της τεχνολογίας ήταν η χρήση ενός διαλύματος ινώδους μεταξιού σε συνδυασμό με ντοπαμίνη και χιτοζάνη, μια χημική ένωση που λαμβάνεται από κελύφη εντόμων. Μετά την προσθήκη ενός ρυθμιστικού διαλύματος βορικού, τόσο η αντοχή όσο και η συγκολλητικότητα των ινών αυξήθηκαν. Τελικά, το υλικό που δημιουργείται μπορεί να σηκώσει αντικείμενα που ζυγίζουν περισσότερο από 80 φορές το βάρος του.
Ένα βήμα προς το μέλλον
Αν και το φυσικό μετάξι αράχνης εξακολουθεί να είναι περίπου 1.000 φορές ισχυρότερο από τις τεχνητές ίνες που αναπτύχθηκαν από την ομάδα του Lo Presti, η τεχνολογία έχει τεράστιες δυνατότητες ανάπτυξης.
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».
Ο καθηγητής Fiorenzo Omenetto, διευθυντής του Silklab στο Πανεπιστήμιο Tufts, τονίζει ότι η έμπνευση για αυτήν την τεχνολογία δεν προήλθε μόνο από τη φύση αλλά και από τα κόμικς.
Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για νέες, προηγμένες τεχνολογίες που θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογές σε διάφορους τομείς, από την παραγωγή κόλλας έως καινοτόμες μεθόδους κατασκευής μικροτσίπ.
photo: pixabay
