Создан экологичный композитный биоматериал, не уступающий кевлару
Композит, по прочности сравнимый с кевларом, разработали ученые на основе материала зубов моллюсков-блюдечек. Статью об этом 7 июля опубликовал журнал Nature Communications.
Самую большую прочность среди биологических материалов имеет материал зубов моллюсков лимпетов. Это выяснили ученые из Великобритании в 2015 году. Данный вид моллюсков живет на погруженных в воду грубых поверхностях, таких как камень, удерживаясь за них зубами. Для этого его зубы имею поразительную прочность на разрыв: порядка 3 — 6,5 ГПа. Паучий шелк по данному показателю достигает прочности всего 1,65 ГПа.
В 2015 году ученые Университета Портсмута исследовали их состав при помощи атомно-силового микроскопа и установили состав их молекулярной решетки. Их прочность, по мнению ученых, объясняется тем, что они состоят из плотно уложенной сети хитиновых волокон с вкраплениями кристаллов минерала гетита, содержащего железо.
Теперь ученым удалось создать подобную структуру самостоятельно из стекла, покрытого сывороткой, хитина и оксида железа. В течение недели образуется радула — орган, отвечающий за формирование зубов. Ученые воспользовались ее клетками, минерализованным хитином и техникой, называемой «электроспиннинг», что бы вырастить ленты биомиметических зубов лимпета шириной в полсантиметра.
«Я потратил шесть месяцев на настройку этого процесса», — сказал доктор Робин Рамни, ведущий автор исследования. «Я перебрал все возможные варианты, какие только мог придумать, чтобы понять, что может понадобиться клеткам и как они будут расти», — рассказал ведущий исследователь, доктор Робин Рамни.
«Полностью синтетические композиты, такие как кевлар, широко используются, но производственные процессы могут быть токсичными, а материалы трудно и дорого утилизировать, — объяснил Рамни. — Здесь у нас есть материал, который потенциально гораздо более экологичен с точки зрения того, как он добывается и изготавливается, и в конце срока его службы может подвергаться биологическому разложению».
Сегодня наблюдаются высокие темпы загрязнения окружающей среды пластиками, которые крайне трудно разлагаются в естественных условиях. Новые биоматериалы смогут занять их место.
