زیست مهندسی با الهام از ساختار بدن حشرات شگفتی ساز شد

کد خبر: ۴۷۵۶۰

تاریخ: ۲۷ آذر ۱۳۹۰ - ۱۳:۴۸

امیرحسین کریمان: رؤیای پلاستیک زیستی به واقعیت نزدیک می شود.
عنکبوت ها از دیر باز مورد توجه آدمی بوده اند و در دهه های اخیر دانشمندان با الهام از جادوی شبکه در هم تنیده و به ظاهر سست تارهای آنها فناوری های گوناگونی را طراحی و تولید کرده اند. در این میان، پوست ضدگلوله بیش از موارد دیگر جلب نظر می کند.

اینک عنکبوت ها به همراه دیگر خویشاندان آنها در خانواده گسترده حشرات و بندپایان سخت پوست الهام بخش فناوری تازه ای شدند که هزینه تولید آن اندک است و از سویی در چرخه طبیعی تجزیه شده و به طبیعت باز می گردد.
به گفته پایه گذاران این فناوری که «Shrilk» نام دارد، می توان آن را جایگزین پلاستیک کرد یا حتی بی هیچ نگرانی از آن در پزشکی استفاده کرد. این فناوری برای بخیه زدن زخم ها یا به عنوان قالب بازسازی بافت های آسیب دیده کاربرد دارد.
لایه بیرونی اسکلت سخت پوستان از ماده ترکیبی ساخته شده که «زره پوست» نامیده می شود و در ساختار آن لایه هایی از یک پلیمر پلی ساکاریدی به نام کیتین(لاک) و پروتئینی تیغه مانند وجود دارد.
نمونه های ابتدایی «زره پوست» را می توان در دیواره بیرونی بدن کرم ها دید که شفاف، انعطاف پذیر، کشسان و کاملاً مستحکم است. اما ویژگی های «زره پوست» در سخت پوستان تکامل یافته و مانند آنچه در بدن سوسک دیده می شود، سخت و محکم شده است. ویژگی کشسانی آن را نیز در مفاصل بندپایان خودنمایی می کند.
این پوسته سخت که بدن حشراتی مانند ملخ یا مگس را در بر گرفته، بی آنکه وزن زیادی داشته باشد سپر حفاظتی مستحکمی را در برابر عوامل بیرونی بوجود آورده است.
زره پوست حشرات، یکی از ترکیبات طبیعی شگفت انگیز به شمار می آید. زیرا از یک سو در برابر ضربه های فیزیکی و آسیب های شیمیایی همانند سپر عمل کرده و از دیگر سو چنان سبک است که بی هیچ مزاحمتی سطح بال حشرات را می پوشاند.
استحکام فیزیکی زره پوست را می توان با آلیاژهای آلومنیومی مقایسه کرد با این تفاوت که وزن آن به مراتب کمتر است.
تولید «Shrilk» هزینه اندکی دارد زیرا هم اکنون می توان از پسماند «کیتین» که در کارخانه های فراوری میگو بر جا می ماند، برای ساخت آن بهره برد. ویژگی کیتین امکان می دهد آن را به هر شکلی در آورد.
دانشمندان مؤسسه مهندسی فناوری های زیست پایه در دانشگاه هاروارد با مطالعه و بررسی ساختار پروتئینی «کیتین» و بر هم کنش لایه های آن، این ترکیب شیمیایی و تیغه ای بی نظیر را بازسازی کرده اند. فناوری ابتکاری آنها به صورت یک لایه نازک و شفاف است که ویژگی های ساختاری و ترکیبی آن با زره پوست حشرات تفاوتی ندارد.
این ماده از آن رو «Shrilk» خوانده می شود که از ترکیب پروتئین تار عنکبوت(Silk) و کیتین استخراج شده از سخت پوست میگو(Shrimp) ساخته شده است.
پژوهشگران با کنترل میزان آب در فناوری خود توانستند هنگام ساخت نمونه های آزمایشگاهی، گونه های متفاوتی را به لحاظ سختی و انعطاف پذیری تولید کنند.
نمونه های گوناگون این فناوری زیست پایه کاربردهای متفاوتی دارد و می توان از آن به عنوان جایگزین ارزان قیمت و در عین حال دوستدار محیط زیست فروارده های پلاستیکی مانند کیسه های زباله، لفاف صنایع بسته بندی و نیز پوشک بچه استفاده کرد. همه این محصولات پس از دور ریخته شدن در فاصله ای کوتاه تجزیه شده و به طبیعت باز می گردند.