Přesuň se, Spider-Mane! Pavoučí hedvábí lze použít ke stavbě brnění a opravě nervů

Když si představíte druh materiálů nové generace, které vzrušují vědce, je pravděpodobné, že pavoučí hedvábí není na vrcholu seznamu. Jak se však ukazuje, neobvyklé mechanické vlastnosti pavoučího hedvábí – od jeho vysoké úrovně pevnost v tahu a houževnatost až po lehkou flexibilitu – dělají z něj extrémně univerzální materiál.

Zde jsou některé z úžasných věcí, pro které výzkumníci právě teď používají pavoučí hedvábí. A ne, navzdory tomu, co jste četli Pavoučí muž knihy, chytání superpadouchů mezi ně nepatří!

Dodání život zachraňujících léků

Mohlo by pavoučí hedvábí jednoho dne pomoci v boji s rakovinou? Dost možná, pokud se dá věřit jednomu nedávnému švýcarsko-německému projektu. Vědci vyvinuli mikrokapsle vyrobené ze svinutého umělého pavoučího hedvábí, které by mohly být brzy použity k dodávání vakcín přímo do imunitních buněk pacientů v boji proti rakovinným nádorům.

"Pavoučí hedvábí je lehké a velmi odolné," řekla profesorka Carole Bourquinová, specialistka na protinádorové imunoterapie, která na projektu pracovala, řekl Digital Trends. „Sama o sobě nevyvolává žádný zánět ani imunitní reakci. Zjistili jsme, že mikročástice překvapivě vydrží vysoké teploty přesahující 100 stupňů Celsia (212 stupňů Fahrenheita) po dobu několika hodin. To naznačuje, že mohou chránit vakcíny v rozvojových zemích, kde je chlazení často problémem konvenčních vakcín.

Vytváření lepších sluchadel

Vědci z newyorské Binghamtonské univerzity používají pavoučí hedvábí ke zlepšení kvality mikrofonů pro naslouchátka. Myšlenka spočívá v tom, že ultracitlivé pavoučí hedvábí dokáže zachytit rychlost vzduchu namísto pouhého tlaku, a to díky své extrémní tenkosti. Potažením pavoučího hedvábí zlatem a jeho umístěním do magnetického pole, abyste získali elektroniku Výzkumníci dokázali vytvořit mikrofon schopný pracovat v působivém rozsahu frekvence.

„Dnešní miniaturní směrové mikrofony zní špatně, protože jejich odezva se silně mění s frekvencí,“ Ronald Miles, profesor na katedře strojního inženýrství v Binghamptonu, řekl Digital Trends. „Mají tendenci ztrácet nízkofrekvenční zvuky a reagují většinou na zvuky s velmi vysokou frekvencí. Naše technologie umožní vytvoření směrových mikrofonů, které mají audiofilskou kvalitu. Ukázali jsme, že jejich frekvenční odezva je plochá od 1 Hz do 50 kHz. To dosud nebylo možné."

Pomáhá opravit poškozené nervy

Kromě lepších sluchadel má pavoučí hedvábí další potenciální využití pro osoby se zdravotním postižením. V Rakousku vědci zkoumají použití ultrapevného pavoučího hedvábí zlatého pavouka kulometčíka z Tanzanie k léčbě těžkých nervových poranění. Mikrochirurgická technika zahrnuje plnění žil pavoučím hedvábím, které pomáhá vést nervy při jejich opravě.

"Bohužel většina materiálů má účinek inhibice růstu nervů," Christine Radtke, profesorka plastické a rekonstrukční chirurgie z rakouské MedUni Vienna/Vienna General Hospital, řekl Digital Trends. „Na druhou stranu pavoučí hedvábí je materiál, který nervy milují. Připojí se k ní a pak následují přímo vlákna. Je to jako růžová mříž."

Výroba neprůstřelné vesty pohlcující náraz

Vědci z University of Cambridge ve Spojeném království navrhli umělé pavoučí hedvábí, které by bylo možné použít vytváří ultralehké, ale neuvěřitelně silné štíty. V testech se ukázalo, že jejich materiál je schopen při nárazu rozptýlit téměř 70 procent energie.

Toto je vlastnost, kterou skuteční pavouci potřebují mít ve svém hedvábí, aby absorbovali dopad hmyzu narážejícího na jejich sítě. Potenciální aplikace této technologie zahrnují vše od přileb absorbujících náraz pro cyklisty, fotbalisty a skateboardisty až po potenciální pancéřové vesty pro použití policií nebo vojáky.

Vytváření falešné kůže

V komiksech se Spider-Man občas vypořádal se zlomenými nebo zraněnými pažemi tak, že si pro sebe vytvořil smyčku z pavučiny. Výzkumníci ze Švédska a Indie nedávno posunuli tuto myšlenku o krok dále tím, že k vývoji použili pavoučí hedvábí obvazy na rány a dokonce i umělou kůži, která pomáhá při hojení ran.

Obvazy by mohly být použity k léčbě chronických ran, jako jsou diabetické vředy na noze, zatímco umělá kůže by mohla být použita pro kožní štěpy v případě kritických popálenin třetího stupně. Mohl by být také použit jako náhražka kůže pro screening určitých molekul léčiv pro kosmetický průmysl. Známý vědec Peter Parker by byl hrdý!

Vyrábí ještě pevnější pavoučí hedvábí

Víte, který materiál je ještě univerzálnější než pavoučí hedvábí? To je pravda: grafen, 2D zázračný materiál skládající se z jedné vrstvy atomů uhlíku rozložených v šestiúhelníkovém uspořádání. Zatímco pavoučí hedvábí je působivě pevné, grafen je zcela v jiné lize – je propagován jako nejpevnější známý materiál, 200x silnější než ocel.

Ve svém úsilí vytvořit novou přeplňovanou verzi běžného pavoučího hedvábí vědci z univerzity v Trentu v Itálii krmili pavouky stravou částečně složenou z grafenu - a pak sledoval, co se stalo. Hedvábí tkané nanomateriálem má 3x větší sílu a 10x větší houževnatost než pavouci hedvábí produkují ve volné přírodě.

Zatím nebyly předvedeny žádné aplikace, ale je snadné si představit, jak by to mohlo být nasazeno ve spojení s některými dalšími případy použití na tomto seznamu.

Výroba oděvního materiálu budoucnosti

Díky kombinaci pružnosti, pružnosti a udržitelnosti pavoučího hedvábí není divu, že je žádaný od návrhářů oděvů. I když je to stále poněkud neobvyklé, pavoučí hedvábí již přitáhlo pozornost některých velkých jmen v oboru.

Dříve jsme psali o plně biologicky rozložitelném boty z pavoučího hedvábí vyvinuté společností Adidas, stejně jako a Prototyp bundy North Face „Moon Parka“. která je vyrobena ze stejného materiálu. Za jak dlouho se začne pavoučí hedvábí objevovat jinde na hlavní ulici?

Pomáhá astronautům pohybovat se v mikrogravitaci

Toto je opravdu spíše čestné uznání, protože neobsahuje skutečné pavoučí hedvábí – ale spíše je inspirováno způsobem, jakým se pavouci pohybují hedvábím. Takzvané zařízení Orbit Weaver, vytvořené výzkumníky z Massachusetts Institute of Technology (MIT), je Webová střílečka ve stylu Spider-Mana navržená tak, aby astronautům umožnila snadněji se dostat z místa na místo za nulu nebo podmínky mikrogravitace.

„Zařízení vystřelí strunu magnetickým hrotem,“ Xin Liu, kurátor umění v MIT Media Lab Space Exploration Initiative, řekl Digital Trends. „Jakmile je hrot v kontaktu s ocelovým panelem, zajistí připevnění díky magnetickým silám. Poté se zařízení přetočí jako rybářská kořist, ale obráceně, a táhne nositele. Vzhledem k tomu, že jste technicky beztížný, nepotřebujete velký krouticí moment, abyste utáhli osobu s tak malým zařízením."

Doporučení redakce

• Syntetické pavoučí hedvábí by mohlo pomoci vyřešit světový problém znečištění plasty
• Schopnost kroutit se jako kouzlo může z pavoučího hedvábí udělat robotický sval budoucnosti

Upgradujte svůj životní stylDigitální trendy pomáhají čtenářům mít přehled o rychle se měnícím světě technologií se všemi nejnovějšími zprávami, zábavnými recenzemi produktů, zasvěcenými úvodníky a jedinečnými náhledy.