Комикс с Человеком-пауком становится реальностью — чудо-паутина уже есть

Звучит знакомо? В журнале Advanced Functional Materials описали технологию, вдохновлённую Человеком-пауком. Недавно созданный материал порадует тех, кто любит комиксы. Конечно, перепрыгивать с одного здания на другое с помощью нитей пока нельзя, но, кажется, это уже не за горами.

Группа учёных из Silklab Университета Тафтса создала технологию, в которой жидкий материал, выпущенный из иглы, почти сразу затвердевает и становится достаточно прочным, чтобы прилипать к предметам и поднимать их.

«Как учёные и инженеры, мы балансируем на грани между воображением и практикой. Мы можем черпать вдохновение в природе. Мы можем черпать вдохновение в комиксах и научной фантастике. В этом случае мы хотели изменить структуру нашего шёлкового материала таким образом, чтобы он вёл себя так, как задумала природа, и так, как его себе представляли авторы комиксов», — сказал профессор инженерии в Университете Тафтса, директор Silklab и соавтор исследования Фиоренцо Оменетто.

Липкие волокна, которые используют исследователи, получают из коконов тутового шелкопряда, которые расщепляют на фибринозные белковые строительные блоки путём кипячения в растворе. Раствор можно выталкивать через иглы с узким просветом, чтобы сформировать поток, который благодаря правильным добавкам затвердевает на воздухе. Почему тутовый шелкопряд, а не пауки? Дело в том, что шёлк тутового шелкопряда (Bombyx mori) обладает теми же свойствами, что и паучий шёлк, но с менее сложной структурой, и его легче достать.

Команда исследователей обнаружила, что при воздействии органических растворителей, таких как этанол или ацетон, раствор фиброина шёлка образует полутвёрдый гидрогель, но на это уходят часы. Однако при добавлении дофамина — да, того самого дофамина, который вызывает у вас приятные ощущения, — он затвердевает почти мгновенно. Добавление наполнителей — хитозана или боратного буфера — позволяет получить клейкие, растягивающиеся гидрогелевые волокна с высокой прочностью на разрыв.

При тестировании экструдированные волокна «паутины» смогли поднять груз в 80 раз превышающий их собственный вес. Исследователи успешно подняли кокон, стальной болт, лабораторную пробирку, плавающую в воде, наполовину зарытый в песок скальпель и деревянный брусок с расстояния около 12 см.

Исследователи видят целый ряд применений для волокон, вдохновлённых паутиной, в том числе в тканевой инженерии, доставке, производстве биоматериалов и клеев. Хотя они и не достигают прочности натурального паучьего шёлка, который примерно в 1000 раз прочнее, исследователи намерены продолжать совершенствовать свой клейкий материал.