Prejdi, Spider-Man! Pavúčí hodváb sa dá použiť na stavbu brnenia a opravu nervov

Keď si predstavíte druh materiálov novej generácie, ktoré vzrušujú vedcov, je pravdepodobné, že pavúčí hodváb nie je na vrchole zoznamu. Ako sa však ukazuje, nezvyčajné mechanické vlastnosti pavúčieho hodvábu – siahajúce od jeho vysokej úrovne pevnosť v ťahu a húževnatosť až po jeho ľahkú flexibilitu – robia z neho extrémne všestranné materiál.

Tu sú niektoré z úžasných vecí, na ktoré výskumníci práve teraz používajú pavúčí hodváb. A nie, napriek tomu, čo ste čítali Pavúčí muž knihy, chytanie superzloduchov medzi ne nepatrí!

Dodávanie život zachraňujúcich liekov

Mohol by pavúčí hodváb jedného dňa pomôcť v boji proti rakovine? Dosť možno, ak sa dá veriť jednému nedávnemu švajčiarsko-nemeckému projektu. Výskumníci vyvinuli mikrokapsuly vyrobené zo zvinutého umelého pavúčieho hodvábu, ktoré by sa čoskoro mohli použiť na dodávanie vakcín priamo do imunitných buniek pacientov na boj proti rakovinovým nádorom.

„Pavúčí hodváb je ľahký a veľmi odolný,“ hovorí profesorka Carole Bourquin, špecialistka na protinádorové imunoterapie, ktorá na projekte pracovala, povedal Digital Trends. „Sama o sebe nevyvoláva žiadny zápal ani imunitnú reakciu. Zistili sme, že tieto mikročastice prekvapivo vydržia niekoľko hodín vysoké teploty nad 100 stupňov Celzia (212 stupňov Fahrenheita). To naznačuje, že môžu chrániť vakcíny v rozvojových krajinách, kde je chladenie často problémom konvenčných vakcín.

Vytváranie lepších načúvacích prístrojov

Výskumníci z New York's Binghamton University používajú pavúčí hodváb na zlepšenie kvality mikrofónov načúvacích prístrojov. Ide o to, že ultracitlivý pavúčí hodváb dokáže vďaka svojej extrémnej tenkosti zachytiť rýchlosť vzduchu namiesto jeho tlaku. Potiahnutím pavúčieho hodvábu zlatom a umiestnením do magnetického poľa získate elektroniku signálu, vedci dokázali vytvoriť mikrofón schopný pracovať v pôsobivom rozsahu frekvencie.

„Dnešné miniatúrne smerové mikrofóny znejú zle, pretože ich odozva sa výrazne mení s frekvenciou,“ Ronald Miles, profesor na katedre strojárstva v Binghamptone, povedal Digital Trends. „Majú tendenciu strácať nízkofrekvenčné zvuky a reagujú väčšinou na veľmi vysokofrekvenčné zvuky. Naša technológia umožní vytvorenie smerových mikrofónov, ktoré majú audiofilskú kvalitu. Ukázali sme, že ich frekvenčná odozva je plochá od 1 Hz do 50 kHz. Doteraz to nebolo možné."

Pomáha opraviť poškodené nervy

Okrem lepších načúvacích pomôcok má pavúčí hodváb ďalšie potenciálne využitie pre ľudí so zdravotným postihnutím. V Rakúsku výskumníci skúmajú použitie ultrapevného pavúčieho hodvábu pavúka zlatého z Tanzánie na pomoc pri hojení ťažkých nervových poranení. Mikrochirurgická technika zahŕňa vyplnenie žíl pavúčím hodvábom, ktorý pomáha viesť nervy pri ich oprave.

„Bohužiaľ, väčšina materiálov má účinok inhibície rastu nervov,“ Christine Radtke, profesorka plastickej a rekonštrukčnej chirurgie v rakúskej MedUni Vienna/Vienna General Hospital, povedal Digital Trends. „Na druhej strane pavúčí hodváb je materiál, ktorý nervy milujú. Pripojia sa k nemu a potom priamo nasledujú vlákna. Je to ako ružová mriežka."

Výroba nepriestrelnej vesty absorbujúcej náraz

Vedci z University of Cambridge v Spojenom kráľovstve navrhli umelý pavúčí hodváb, ktorý by sa dal použiť vytvára ultraľahké, ale neuveriteľne silné štíty. V testoch sa ukázalo, že ich materiál je schopný rozptýliť takmer 70 percent energie pri náraze.

Toto je vlastnosť, ktorú musia mať skutočné pavúky vo svojom hodvábe, aby absorbovali dopad hmyzu, ktorý naráža na ich siete. Potenciálne aplikácie tejto technológie zahŕňajú všetko od prilieb pohlcujúcich náraz pre cyklistov, futbalistov a skateboardistov až po potenciálne obrnené vesty pre políciu alebo vojakov.

Vytváranie falošnej kože

V komiksoch sa Spider-Man občas vyrovnal so zlomenými alebo zranenými rukami tak, že si vytvoril popruh z pavučiny. Výskumníci zo Švédska a Indie nedávno posunuli túto myšlienku o krok ďalej tým, že na vývoj použili pavúčí hodváb obväzy na rany a dokonca aj umelú kožu na pomoc pri hojení rán.

Obväzy by sa mohli použiť na liečbu chronických rán, ako sú diabetické vredy na nohách, zatiaľ čo umelá koža by sa mohla použiť na kožné štepy v prípade kritických popálenín tretieho stupňa. Mohol by sa tiež použiť ako náhrada kože na skríning určitých molekúl liečiv pre kozmeceutický priemysel. Známy vedec Peter Parker by bol hrdý!

Produkcia ešte pevnejšieho pavúčieho hodvábu

Viete, ktorý materiál je ešte všestrannejší ako pavúčí hodváb? To je pravda: grafén, 2D zázračný materiál pozostávajúce z jednej vrstvy atómov uhlíka usporiadaných v šesťuholníkovom usporiadaní. Zatiaľ čo pavúčí hodváb je pôsobivo pevný, grafén je úplne v inej lige – je propagovaný ako najsilnejší známy materiál, ktorý má 200-násobok pevnosti ocele.

Výskumníci z univerzity v Trente v Taliansku sa snažia vytvoriť novú preplňovanú verziu bežného pavúčieho hodvábu kŕmili pavúky stravou čiastočne zloženou z grafénu - a potom som sledoval, čo sa stalo. Hodváb s nanomateriálom má 3x väčšiu silu a 10x väčšiu húževnatosť ako hodvábne pavúky produkované vo voľnej prírode.

Zatiaľ neboli predvedené žiadne aplikácie, ale je ľahké si predstaviť, ako by sa to dalo nasadiť v spojení s niektorými ďalšími prípadmi použitia v tomto zozname.

Výroba odevného materiálu budúcnosti

Vďaka kombinácii rozťažnosti, rozťažnosti a udržateľnosti pavúčieho hodvábu niet divu, že je žiadaný od návrhárov odevov. Aj keď je to stále trochu nezvyčajné, pavúčí hodváb už pritiahol pozornosť niektorých veľkých mien v tomto odvetví.

Predtým sme písali o plne biologicky odbúrateľných pavúčie hodvábne topánky vyvinuté spoločnosťou Adidas, ako aj a Prototyp bundy North Face „Moon Parka“. ktorý je vyrobený z takmer rovnakého materiálu. Ako dlho trvá, kým sa pavúčí hodváb začne objavovať inde na hlavnej ulici?

Pomáha astronautom pohybovať sa v mikrogravitácii

Toto je skutočne skôr čestné uznanie, pretože neobsahuje skutočný pavúčí hodváb – ale je skôr inšpirované spôsobom, akým pavúky pradia hodváb, aby sa pohybovali. Takzvané zariadenie Orbit Weaver, ktoré vytvorili vedci z Massachusettského technologického inštitútu (MIT), je Webová strieľačka v štýle Spider-Mana navrhnutá tak, aby astronautom umožnila ľahšie sa presúvať z miesta na miesto pri nulovej resp podmienky mikrogravitácie.

"Zariadenie vystrelí strunu s magnetickým hrotom," Xin Liu, kurátor umenia v MIT Media Lab Space Exploration Initiative, povedal Digital Trends. „Akonáhle je hrot v kontakte s oceľovým panelom, zaisťuje pripevnenie vďaka magnetickým silám. Potom sa zariadenie previnie, ako rybárska korisť, ale obrátené, a potiahne nositeľa. Pretože ste technicky bez tiaže, nepotrebujete veľa krútiaceho momentu, aby ste utiahli osobu s takým malým zariadením."

Odporúčania redaktorov

• Syntetický pavúčí hodváb by mohol pomôcť vyriešiť svetové problémy so znečistením plastmi
• Schopnosť krútiť sa ako mágia môže urobiť z pavúčieho hodvábu robotický sval budúcnosti

Zlepšite svoj životný štýlDigitálne trendy pomáhajú čitateľom mať prehľad o rýchlo sa rozvíjajúcom svete technológií so všetkými najnovšími správami, zábavnými recenziami produktov, užitočnými úvodníkmi a jedinečnými ukážkami.