Znanstveniki so otroške fantazije spremenili v resničnost: izum, zaradi katerega boste lahko posnemali Spider-manove trike

Vsak otrok, ki je kdaj sanjal o tem, da bi bil superjunak, si je predstavljal, kako bi bilo streljati mreže iz svojih zapestij, se zibati skozi mesto in loviti zlikovce. Raziskovalci na univerzi Tufts so te otroške fantazije spremenili v resničnost. Razvili so pajkovo mrežo, kot jo je uporabljal Spider-man. Omogoča, da se tekoči material izstreli iz igle, strdi v vrvico, se oprime površine in dvigne predmete.

Pajkovo mrežo so razvili po naključju

Spider-manovo mrežo so razvili pravzaprav po naključju. "Ukvarjal sem se z izdelavo izjemno močnih lepil z uporabo svilenega fibroina in med čiščenjem steklovine z acetonom sem opazil, da se je na dnu kozarca oblikoval mrežasti material," je za Tufts Now, novičarski portal univerze Tufts, povedal Marco Lo Presti, eden od izumiteljev pajkove mreže, kot jo je uporabljal Spider-man. Naključno odkritje je premagalo več inženirskih poskusov posnemanja pajkovih niti – do zdaj raziskovalci niso našli uspešnega načina, kako bi poustvarili zapleten postopek izdelave pajkovih mrež.

Dejansko sicer rezultat njihovega odkritja ne posnema mreže, kot jo pajki običajno spletejo, temveč je bolj podoben načinu, kako Spider-man izstreli svoje niti. Raziskovalec Lo Presti pojasnjuje: "Če pogledate naravo, boste ugotovili, da pajki ne morejo izstreliti svoje mreže. Običajno predejo svilo iz svoje žleze, fizično pridejo v stik s površino in narišejo črte, da zgradijo svoje mreže. Mi pa predstavljamo način, kako izstreliti vlakno iz naprave – vlakno se nato oprime in pobere predmet od daleč, kar je v bistvu material, ki ga navdihuje superjunak, ne biologija."

Kako močna je mreža?

Mreža je dokaj močna. Naprava lahko izstreli vlakna, ki lahko pod različnimi pogoji poberejo predmete, ki presegajo 80-kratno lastno težo. Raziskovalci so to dokazali tako, da so z razdalje približno 12 centimetrov dvignili različne predmete, med drugimi tudi laboratorijsko cev.

Naravna pajkova svila je še vedno približno tisočkrat močnejša od umetnih vlaken v tej raziskavi. Toda z malo dodane domišljije in inženiringa se bo inovacija še naprej izboljševala in utirala pot različnim tehnološkim aplikacijam.

Kako so ustvarili Spider-manovo mrežo?

Lepljiva vlakna oziroma mreža izvira iz kokonov svilenega molja, ki se prekuhajo v raztopini in razgradijo v svoje gradnike beljakovine, imenovane fibroin. Raztopino svilenega fibroina je mogoče ekstrudirati skozi igle z ozkimi izvrtinami, da se oblikuje tok, ki se s pravimi dodatki strdi v vlakno, ko je izpostavljen zraku.

Raztopine svilenega fibroina lahko v nekaj urah počasi tvorijo poltrden hidrogel, če so izpostavljene organskim topilom, kot sta etanol ali aceton. Toda prisotnost dopamina, ki se uporablja pri izdelavi lepil, je znanstvenikom omogočila skoraj takojšen začetek strjevanja. Ko so organsko topilo hitro vmešali, je raztopina svile hitro ustvarila vlakna z visoko natezno trdnostjo in lepljivostjo. Dopamin in njegovi polimeri uporabljajo isto kemijo, kot jo uporabljajo rane, da oblikujejo vlakna, ki se trdno držijo površin.

Naslednji korak znanstvenikov je bilo vrtenje vlaken v zraku. Raziskovalci so raztopini svilenega fibroina dodali dopamin, za katerega se zdi, da pospeši prehod iz tekočega v trdno tako, da potegne vodo stran od svile. Ko se ga prestreli skozi koaksialno iglo, je tanek curek raztopine svile obdan s plastjo acetona, ki sproži strjevanje. Aceton izhlapi v zraku, tako da ostane vlakno pritrjeno na kateri koli predmet, s katerim pride v stik. Raziskovalci so izboljšali raztopino svilenega fibroina in dopamina s hitozanom, derivatom eksoskeletov žuželk, ki je dal vlaknom do 200-krat večjo natezno trdnost, in boratnim pufrom, ki je povečal njihovo oprijemljivost za približno 18-krat.