ساخت الیاف سخت از بزاق کرم مخملی

طبیعت یک معلم عالی است – حتی برای دانشمندان مواد. محققان، از جمله دانشمندان موسسه ماکس پلانک ، اکنون یک مکانیزم قابل توجهی که از طریق آن مواد تشکیل دهنده پلیمر شکل می گیرد، مشاهده کردند.

کرم های مخملی به منظور گرفتن طعمه، از یک ترشح چسبنده استفاده می کنند که در اثر نیروی سخت به شکل ریسمان های قوی بهم می چسبند. نکته فوق العاده در مورد ریسمان های پلیمری این است که آنها می توانند حل شوند و سپس دوباره اصلاح شوند.
این واقعیت که الیاف پلیمری قابل برگشت را می توان از ترشح مایع قبلی(مانند بزاق) استخراج کرد، یک مفهوم بسیار جالب برای محققان است. چرا که یک روز امکان تولید مواد جدید قابل بازیافت براساس اصل کرم های مخملی کاملا امکان تولید دارد.ماده ای که توسط کرم های مخملی ترشح می شود، کمتر مورد توجه بوده است. این حیوانات کرم های کوچکی هستند که یک مایع چسبنده را برای انهدام دشمن ها یا گرفتن طعمه تولید می کنند : طعمه های گرفتار در رشته های باریک خارج شده هرچه برای فرار و مبارزه بیشتر تقلا کنند باعث می شود که دام برای آنها سخت تر شود و امید فرار نداشته نباشد.

مخلوط پروتئینی بزاق و اسید های چرب

الکساندر بار می گوید: “ما قبلا کشف کرده بودیم که بزاق عمدتا شامل مولکول های پروتئینی بزرگ و اسیدهای چرب است.” همچنین محققان در موسسه ماکس پلانک در پوتسدام کشف کردند که پروتئین ها و چربی ها برای تشکیل گلوله های کوچک ترکیب می شوند.

بار می گوید: “کرم های مخملی مولکول های پروتئین و چربی و همچنین سایر اجزای جداگانه را تولید می کنند. بعد از آن سلول های غدوی، نانوگلوبول ها را به طور مستقل تشکیل می دهند تا خواص تشکیل دهنده و چسبنده ایجاد کنند. گلوبول ها با دقت قابل توجهی با شکل های یکنواخت و با قطر حدود 75 نانومتر تشکیل می شوند.

کرم های مخملی سلاح مایع خود را برای زمانی که لازم باشد ذخیره می کنند . سپس آنها را از طريق دو مخزن که در هر طرف سر خود دارند با انقباضات عضلانی در شكم به سوی دشمن یا طعمه پرتاب می کنند . در ابتدا این مواد پلیمری قوام چندانی ندارد اما به محض اینکه طعمه شروع به تقلا کند نیروهای برشی در بزاق عمل می کنند تا موجب شکسته شدن نانوگلوبول ها شوند در این فرآیند پروتئین ها و اسیدهای چرب جدا می شوند.”در حالیکه پروتئینها لیف های طولانی را در داخل لجن تشکیل میدهند، مولکولهای چربی و آب به سمت خارج بیحرکت میشوند و یک نوع پوسته را تشکیل میدهند.”محققان همچنین دریافتند که رشته پروتئین دارای یک سختی کششی مشابه نایلون است. این موضوعات عملکرد قابل توجهی از رشته ها را توضیح می دهد.

پلیمریزه شدن نخ هایی که مجددا در آب حل شده اند

آزمایش های بیشتر نشان داد که نخ های پلیمریزه شده از بزاق می تواند دوباره در ظرف چند ساعت خشک شود. مت هارینگتون می گوید: “چیز شگفت آور برای ما این بود که پروتئین ها و چربی ها واضحا دوباره ترکیب می شوند تا نانوگلوبول های مشابهی که قبلا در بزاق اصلی پیدا شده اند را تشکیل دهند. گلوبولهای پروتئین و چربی جدید که مجددا تشکیل شده اند حتی با اندازه های ترشح طبیعی هم مشابهند. هیرینگتون می گوید: “واضح است که مکانیسم و سازماندهی در کار است که ما هنوز به طور کامل آنرا درک نمی کنیم.” جالب توجه است که همه این موارد با بیومولکول ها و در دماهای محیط طبیعی انجام می شود. بنابراین کرم های مخملی می توانند به عنوان یک مدل برای تولید کنندگان پلیمرهای مصنوعی خدمت کند و احتمالا آنها را در مورد تولید پایدار مواد مصنوعییاری رساند.
هاررینگتون در این مورد هم نظر است که بیوشیمی یک روز ما را قادر به ترکیب ماکرومولکولها برای کاربردهای صنعتی به روش مشابه با مواد اولیه تجدیدپذیر خواهد ساخت . بعنوان مثال می توان ابریشم عنکبوت(تار عنکبوت) را مثال زد که در حال حاضر ممکن است تولید پروتئین های مشابه به صورت صنعتی و عرضه الیاف تولید شده از آنها در صنعت پوشاک بکار برده شود.

اینها پرسش هایی است که پاسخ به آن می تواند درهای جدیدی برای تولید الیاف نوین ،بروی پژوهشگران بگشاید.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *