Эта инновация вдохновлена комиксами и фильмами об этом герое, там паутина используется для захвата и перемещения предметов.
Исследователи из Университета Тафтса (США) разработали новый материал, позволяющий создать «шелк Человека-паука». Струя жидкого шелка вылетает из иглы, немедленно затвердевает на воздухе в виде прочной и гибкой нити, прилипает к предметам и поднимает их. Причем «шелк Человека-паука» умеет поднимать объекты, вес которых в 80 раз превышает его площадь. Все, как в кинокомиксах «Марвел»!
Основным материалом для создания этих липких волокон являются фиброины, получаемые из коконов шелкопряда. То есть материал тот же, что используется для создания шелкового платья. В процессе производства коконы кипятят в специальном растворе, распределяя их на строительные блоки, которые затем могут быть распылены через узкие иглы. При добавлении определенных веществ, таких как дофамин, растворенный шелк затвердевает практически мгновенно.
Соавтор исследования Марко Ло Прести поделился, что открытие нужных эффектов произошло случайно. Он работал над созданием прочных клеев на основе фиброина и заметил, что при чистке стеклянной посуды ацетоном на дне посудины из остатков материала получается паутина. Последующие эксперименты подтвердили его наблюдение: добавление дофамина в раствор фиброина приводит к быстрому затвердеванию шелка.
В ходе экспериментов ученые подсчитали, что диаметр получаемых волокон может быть от толщины человеческого волоса до 0,5 мм. Эти волокна обладают удивительной прочностью: они могут поднимать предметы, вес которых значительно превышает их площадь. Исследователи продемонстрировали это на видео, подняв «шелком Человека-паука» различные предметы - от стальных болтов до лабораторных пробирок и деревянных брусков - с расстояния около 12 см.
Эта технология имеет огромный потенциал в различных областях - от медицины до текстильной промышленности. Прочные и легкие волокна могут быть использованы для создания новых материалов, которые будут не только функциональными, но и безопасными для окружающей среды.
Ткани из волоконной паутины обладают высокой прочностью и плотностью. Их можно использовать для изготовления одежды, сумок, ремней и головных уборов, добавляя им шика благодаря шелковому блеску. Волокна «шелка Человека-паука» могут применяться для изготовления элементов декора, таких как шторы и покрывала. Паутина может служить для создания перевязочных материалов, которые ускоряют заживление ожогов благодаря своим кровоостанавливающим свойствам и способности к регенерации. Волокна паутины могут использоваться для создания имплантатов и каркасных структур (скаффолдов) для выращивания тканей, что открывает новые горизонты в регенеративной медицине. Добавление магнитных наночастиц в белый шелк позволяет разработать системы целенаправленной доставки медикаментов, что может значительно повысить эффективность лечения.
В России тоже создают новые перспективные материалы. В прошлом году ученые ИТМО создали материал из паутины с магнитными наночастицами - его можно применять для имплантологии и таргетной доставки лекарств.
Но шелк может применяться еще и в микроэлектронике. Так, ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) впервые в мире создали двухмерный материал с микроструктурой типа «шелк на графене». Клубок шелковых волокон разместили на слое углеродного материала. Изобретение открывает путь к получению гибкой биосовместимой микроэлектроники. Подобные материалы, надеются ученые, будут востребованы для создания носимых и имплантируемых в живой организм микроскопических устройств.
Яна Полянская.
Фото: TUFTS UNIVERSITY