211service.com
Klijai, kurie prilimpa beveik prie visko
Lanksčius ekranus, vandens valymo filtrus ir medžiagas, kurios šilumą tiesiogiai paverčia elektra, gali būti lengviau pagaminti dėl naujo polimero, leidžiančio tyrėjams padengti beveik bet kokį objektą, net ir pagamintą iš teflono, mikroskopiniais metalų ir organinių medžiagų raštais.
Lipnus įkvėpimas: Baltymų gijų, kurias midijos naudoja, kad prisitvirtintų prie beveik bet kokios rūšies medžiagos (midijos čia pritvirtintos prie teflono), chemija padėjo mokslininkams sukurti naujus, universalius klijus.
Šiaurės vakarų universiteto mokslininkai sukūrė polimerą, kuris imituotų baltymų pagrindu pagamintus klijus, kuriuos midijos naudoja, kad prisitvirtintų prie uolų, medžio, plastiko ir plieno – tiesą sakant, beveik bet kokios medžiagos, su kuria susiduria. Tyrėjai, vadovaujami Phillipas Messersmithas Šiaurės vakarų biomedicinos inžinerijos ir medžiagų mokslo bei inžinerijos profesorius nustatė lengvai pagaminamą junginį, panašų į aktyvius šios midijų klijų elementus. Jie nustatė, kad esant tinkamoms sąlygoms, junginys sudaro ypač ploną polimerinę plėvelę beveik bet kokios medžiagos, ant kurios jis yra naudojamas, paviršiaus. Ši plėvelė savo ruožtu gali chemiškai susijungti su įvairiomis medžiagomis, kurios atlieka naudingas funkcijas. Buvo sukurta daug kitų medžiagų funkcionalizavimo metodų, tačiau pagal Markas Tekstoras , medžiagų profesorius Federaliniame technologijos institute, Šveicarijoje, šis išsiskiria tuo, kad yra lengvas ir itin universalus. Mane žavi tai, kad tai gana paprasta sistema, sako Textor. Dažnai tenka rasti tam tikrą sprendimą konkrečiam substratui. Bet tai yra universalūs klijai, tinkantys daugeliui skirtingų paviršių.
Naujieji klijai leis beveik bet kokį objektą lengvai ir nebrangiai padengti metalo lukštu ar kita funkcine medžiaga, įskaitant medžiagas, kurios apsaugo daiktus nuo bakterijų arba skatina tam tikrų tipų ląstelių augimą. Dangos būtų pakankamai plonos, kad nepakeistų pagrindinio objekto formos; Chirurginis instrumentas, pasak Messersmith, galėtų būti padengtas antibakterine danga, nepakenkiant jo veikimui. Viena iš šiaurės vakarų mokslininkų tyrinėtų programų yra vandens filtrai, kuriuose naudojamos mažytės granulės, padengtos klijais. Kai vanduo teka per cilindrą, pilną granulių, klijai ištraukia nuodingus metalus iš vandens, surišdami juos.
Tyrėjai taip pat įrodė, kad naudojant įprastą mikrolitografiją, klijai gali būti iškirpti į sudėtingus raštus. Jei tirpalas, kuriame yra metalo druskų, nuplauna tokį raštą, metalas prilips tik prie klijų. Tai galėtų būti būdas spausdinti elektronines grandines beveik ant bet kokio objekto. Nusodintos ant lankstaus pagrindo, tokios grandinės gali būti naudingos lanksčiams ekranams. Gebėjimas sukurti mikroskopinius organinių medžiagų modelius taip pat gali būti naudingas biologams. Šiaurės vakarų mokslininkai įrodė, kad įmanoma sukurti dangas, kurios jungiasi prie tam tikros rūšies rūgšties, svarbios kraujagyslių augimui ir kamieninių ląstelių diferenciacijai. Galimybė nusodinti tikslius šios ir kitų organinių medžiagų modelius gali palengvinti mikrofluidinių prietaisų, padedančių paaiškinti biologinius mechanizmus, kūrimą.
Multimedija
Stebėkite, kaip vanduo prilimpa prie paviršiaus, padengto naujais klijais.
Pažiūrėkite, kaip naujieji klijai sukuria vandenį atstumiančią medžiagą.
Norėdami sukurti naujus klijus, mokslininkai ištyrė midijų klijų baltymo cheminius komponentus, nustatydami svarbias funkcines chemines grupes. Ankstesniame darbe jie gamino klijus pagal vieną iš šių grupių. (Žr. „Nanoglue Sticks Underwater“). Tačiau gauti klijai veikė tik su neorganinėmis medžiagomis ir buvo sunkiai pagaminti. Naujuose klijuose yra dvi cheminės grupės, randamos midijų klijuose, o ne tik viena. Šis derinys leidžia klijams jungtis tiek su organinėmis, tiek su neorganinėmis medžiagomis. Be to, nauji klijai yra lengvai prieinami. Tyrėjai pažymėjo, kad dvi cheminės grupės – aminai ir katecholiai – randamos dopamine – junginyje, geriausiai žinomame kaip neurotransmiteris. Esant tinkamam pH lygiui, dopaminas savaime susijungia į polimerų grandines, sudarydamas plonas klijų plėveles. Jis taip pat parduodamas komerciškai ir yra nebrangus.
Klijai, kurie aprašyti dabartiniame numeryje Mokslas , jau sulaukia kitų tyrinėtojų susidomėjimo. Pavyzdžiui, Nikolajus Kotovas Mičigano universiteto chemijos inžinerijos profesorius ketina jį panaudoti termoelektrinėms medžiagoms – medžiagoms, kurios šilumą paverčia tiesiogiai elektra. Tokios medžiagos turi gerai praleisti elektrą, bet blogai šildyti. Kotovas sako, kad gali būti įmanoma naudoti klijus elektrai laidžioms medžiagoms, tokioms kaip anglies nanovamzdeliai, sujungti. Jis sako, kad patys klijai galėtų būti šilumą izoliuojantis sluoksnis.
Kitas tyrinėtojas, Herbertas Vaitas Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje molekulinės, ląstelių ir vystymosi biologijos profesorius Messersmitho darbą vadina labai įdomiu. Tačiau jis atkreipia dėmesį į kai kuriuos apribojimus, kuriuos būtų galima viršyti toliau tiriant midiją, kuri buvo klijų įkvėpimo šaltinis. Messersmith klijai gali būti naudojami tik tokiomis sąlygomis, kuriomis griežtai palaikoma dopamino koncentracija ir pH lygis. Idealiu atveju, anot Waite'o, būtų puiku turėti klijus, kuriuos, kaip ir midijų, būtų galima tepti ant bet kokio pagrindo, net ir vandenyje, be išorinės aplinkos parametrų kontrolės.