Биоматериалы: что мы скопировали у природы

С древних времен мы пользуемся "разработками" природы: от звериной шкуры, до нефти. Сегодня ученые находят все больше уникальных натуральных материалов, копирование которых двигает науку и технику вперед.

Суперклей мидий

Мидии обладают уникальной способностью: несмотря на жестокие штормы и течения, благодаря суперпрочному природному клею моллюски остаются намертво приклеенными к скалам.

Двустворчатые моллюски выделяют тягучую белковую жидкость, которая затвердевает и превращается в прочные нити с капелькой водостойкого клея. По всей длине клеевая нить имеет узелки из белков с вкраплением железа.


Мидии выделяют особый клей, с помощью которого моллюски надежно приклеиваются практически к любой поверхности. Искусственный аналог такого клея очень нужен в медицине и промышленности

Ученые из Northwestern University изучили суперклей мидий и выяснили, что его основной компонент – это особая аминокислота, 3,4-диоксифенилаланин. Именно она позволяет клеевой смеси быстро высыхать и прилипать даже к самой скользкой поверхности.

Теперь ученые пытаются создавать из этой аминокислоты прочный клей, пригодный для ремонта сосудов, сломанных костей и герметизации в условиях повышенных влажности и механических нагрузок.

Искусственная паутина

Паучий шелк обладает множеством ценных свойств: он суперэластичный, клейкий, легкий, но достаточно прочный, чтобы на него можно было подвесить ванну с водой.

Ученые уже много лет пытаются создать искусственный шелк. Его выращивали в пробирке, в биотанках с генно-модифицированными бактериями и даже козами, однако синтетический шелк до cих пор уступает по характеристикам натуральному.


По заявлению представителей компании AMSilk, их синтетический шелк Biosteel не хуже натурального. Данный материал превосходит по характеристикам лучшие арамидные волокна, а значит бронежилеты из паучьего шелка будут при той же массе гораздо прочнее

Но недавно компания AMSilk объявила, что ей удалось создат искусственный шелк, который ничуть не хуже натурального. Этот материал называется Biosteel и производится он с помощью генно-модифицированной бактерии E.coli (кишечной палочки). Компания не раскрывает подробности производственного процесса – оно и понятно, ведь синтетический шелк станет по-настоящему прорывным продуктом.

Из синтетического паучьего шелка можно производить сверхпрочные бронежилеты, солнечные паруса, парашюты, медицинские материалы и множество других вещей, на которые без сомнения будет огромный спрос.

Собака и репейник

В 1940 году швейцарский инженер Жорж де Мистраль взял свою собаку и отправился на охоту. После возвращения, он обнаружил, что как всегда на шерсть собаки налипли семена репейника. Ученый решил взглянуть на них в микроскоп и обнаружил крошечные крючки, которыми репейник цепляется за шерсть.


Обычный репейник стал прообразом застежки-липучки, которой люди пользуются уже более 70 лет. Липучки или Velcro можно встретить повсеместно: от обуви и одежды, до крепежей оборудования на Международной космической станции

Эта картина вдохновила инженер на разработку всем известной застежки липучки, или как ее называют на западе – Velcro. Делается искусственный аналог репейника легко: простые липучки изготавливаются из нейлона, волокна которого при нагревании загибаются в крючки. Сегодня существует множество типов липучек, включая прочные застежки, выдерживающие нагрузку до 5.6 кгс/кв. см.

Липучка или Velcro является ярким примером того, как природа может решить наши самые сложные проблемы.

Простой рецепт научной славы

Как видим, порой для того, чтобы сделать полезнейшее изобретение или разработать новый класс ценных материалов необходимо лишь присмотреться к тому, что создала самая "продвинутая" лаборатория - природа. Миллионы лет эволюции родили уникальные материалы, которые могут пригодится при создании высокотехнологичных устрйоств и эффективных методик лечения.

Михаил Левкевич