ย้ายไปสไปเดอร์แมน! ใยแมงมุมสามารถใช้สร้างเกราะและซ่อมแซมเส้นประสาทได้

เมื่อคุณจินตนาการถึงวัสดุยุคใหม่ที่สร้างความตื่นเต้นให้กับนักวิทยาศาสตร์ มีโอกาสที่ใยแมงมุมจะไม่อยู่ในอันดับต้นๆ ของรายการ อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าคุณสมบัติทางกลที่ผิดปกติของไหมแมงมุมนั้นมีตั้งแต่ระดับสูง ความต้านทานแรงดึงและความเหนียวจนถึงความยืดหยุ่นน้ำหนักเบา ทำให้เป็นอุปกรณ์อเนกประสงค์อย่างยิ่ง วัสดุ.

ต่อไปนี้คือสิ่งมหัศจรรย์บางส่วนที่นักวิจัยใช้ใยแมงมุมในตอนนี้ และไม่ แม้ว่าคุณได้อ่านอะไรมาก็ตาม มนุษย์แมงมุม หนังสือ การจับจอมวายร้ายไม่ใช่หนึ่งในนั้น!

มอบยาช่วยชีวิต

วันหนึ่งใยแมงมุมสามารถช่วยต่อสู้กับมะเร็งได้หรือไม่? เป็นไปได้ทีเดียวหากเชื่อโครงการสวิส-เยอรมันเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้พัฒนาไมโครแคปซูลที่ทำจากใยแมงมุมเทียม ซึ่งสามารถนำไปใช้ส่งวัคซีนไปยังเซลล์ภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยโดยตรงเพื่อต่อสู้กับเนื้องอกมะเร็งได้ในเร็วๆ นี้

“ใยแมงมุมมีน้ำหนักเบาและทนทานมาก” ศาสตราจารย์แคโรล บูร์กวิน ผู้เชี่ยวชาญด้านภูมิคุ้มกันบำบัดต้านเนื้องอกที่ทำงานในโครงการนี้ บอกกับ Digital Trends. “มันไม่ก่อให้เกิดการอักเสบหรือปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันในตัวเอง เราพบว่าอนุภาคขนาดเล็กสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 100 องศาเซลเซียส (212 องศาฟาเรนไฮต์) ได้อย่างน่าอัศจรรย์เป็นเวลาหลายชั่วโมง สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าพวกเขาสามารถปกป้องวัคซีนในประเทศกำลังพัฒนาซึ่งการทำความเย็นมักเป็นปัญหาสำหรับวัคซีนทั่วไป”

การสร้างเครื่องช่วยฟังที่ดีขึ้น

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบิงแฮมตันในนิวยอร์กกำลังใช้ใยแมงมุมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของไมโครโฟนเครื่องช่วยฟัง แนวคิดก็คือใยแมงมุมที่ไวต่อความรู้สึกเป็นพิเศษสามารถรับความเร็วของอากาศได้ แทนที่จะเป็นเพียงแค่แรงกดเท่านั้น เนื่องมาจากมันบางมาก โดยการเคลือบไหมแมงมุมด้วยทองคำแล้วนำไปวางไว้ในสนามแม่เหล็กเพื่อให้ได้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สัญญาณ นักวิจัยสามารถสร้างไมโครโฟนที่สามารถทำงานได้ในระยะที่น่าประทับใจ ความถี่

“ไมโครโฟนแบบกำหนดทิศทางขนาดเล็กในปัจจุบันฟังดูแย่เพราะการตอบสนองของพวกมันแปรผันอย่างมากตามความถี่” Ronald Miles ศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของ Binghampton บอกกับ Digital Trends. “พวกมันมักจะสูญเสียเสียงความถี่ต่ำและตอบสนองต่อเสียงความถี่สูงมากเป็นส่วนใหญ่ เทคโนโลยีของเราจะช่วยให้สามารถสร้างไมโครโฟนแบบกำหนดทิศทางที่มีคุณภาพออดิโอไฟล์ได้ เราได้แสดงให้เห็นว่าการตอบสนองความถี่คงที่ตั้งแต่ 1 Hz ถึง 50 kHz สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้จนกระทั่งบัดนี้”

ช่วยซ่อมแซมเส้นประสาทที่เสียหาย

นอกจากเครื่องช่วยฟังที่ดีขึ้นแล้ว ใยแมงมุมยังมีประโยชน์อื่นๆ สำหรับผู้พิการอีกด้วย ในออสเตรีย นักวิจัยกำลังตรวจสอบการใช้ใยแมงมุมที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษของแมงมุมใยแมงมุมสีทองจากแทนซาเนีย เพื่อช่วยรักษาอาการบาดเจ็บที่เส้นประสาทอย่างรุนแรง เทคนิคการผ่าตัดด้วยไมโครเกี่ยวข้องกับการเติมหลอดเลือดดำด้วยใยแมงมุมเพื่อช่วยนำทางเส้นประสาทขณะซ่อมแซม

“น่าเสียดายที่วัสดุส่วนใหญ่มีผลในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเส้นประสาท” Christine Radtke ศาสตราจารย์ด้านศัลยกรรมตกแต่งและศัลยกรรมตกแต่งที่ MedUni Vienna/Vienna General Hospital ในประเทศออสเตรีย บอกกับ Digital Trends. “ผ้าไหมแมงมุมเป็นวัสดุที่กระตุ้นความรัก พวกมันจะเกาะติดกับมันแล้วติดตามเส้นใยโดยตรง มันเหมือนกับโครงตาข่ายดอกกุหลาบ”

สร้างเกราะดูดซับแรงกระแทก

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์แห่งสหราชอาณาจักรได้ออกแบบใยแมงมุมเทียมที่สามารถนำมาใช้ได้ สร้างเกราะป้องกันที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษแต่แข็งแกร่งอย่างเหลือเชื่อ. ในการทดสอบ วัสดุดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าสามารถกระจายพลังงานได้เกือบ 70 เปอร์เซ็นต์หากถูกกระแทก

นี่เป็นคุณสมบัติที่แมงมุมตัวจริงต้องมีในผ้าไหมเพื่อดูดซับแรงกระแทกของแมลงที่กระทบใยของมัน การใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับเทคโนโลยีนี้รวมถึงทุกอย่างตั้งแต่หมวกกันน็อคดูดซับแรงกระแทกสำหรับนักปั่นจักรยาน นักฟุตบอล และนักสเก็ตบอร์ด ไปจนถึงเสื้อเกราะสำหรับใช้งานโดยตำรวจหรือทหาร

สร้างผิวปลอม

ในการ์ตูน สไปเดอร์แมนต้องรับมือกับแขนที่หักหรือได้รับบาดเจ็บเป็นครั้งคราวด้วยการสร้างสลิงจากใยแมงมุมให้ตัวเอง เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยจากสวีเดนและอินเดียได้นำแนวคิดนี้ไปอีกขั้นหนึ่งโดยใช้ใยแมงมุมในการพัฒนา วัสดุปิดแผลและแม้กระทั่งผิวหนังเทียมที่ช่วยสมานแผล.

ผ้าปิดแผลสามารถใช้รักษาบาดแผลเรื้อรัง เช่น แผลที่เท้าจากเบาหวาน ในขณะที่ผิวหนังเทียมสามารถใช้สำหรับการปลูกถ่ายผิวหนังได้ ในกรณีที่เกิดแผลไหม้ระดับสามขั้นรุนแรง นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นสารทดแทนผิวหนังเพื่อคัดกรองโมเลกุลยาบางชนิดสำหรับอุตสาหกรรมเวชสำอางได้ นักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง ปีเตอร์ ปาร์คเกอร์ คงจะภูมิใจ!

ผลิตใยแมงมุมที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

คุณรู้ไหมว่าวัสดุชนิดใดมีความหลากหลายมากกว่าใยแมงมุม? ถูกต้อง: กราฟีน, the วัสดุมหัศจรรย์ 2 มิติ ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนชั้นเดียวเรียงกันเป็นรูปหกเหลี่ยม ในขณะที่ใยแมงมุมมีความแข็งแกร่งอย่างน่าประทับใจ กราฟีนก็อยู่ในอีกลีกหนึ่งโดยสิ้นเชิง โดยถูกขนานนามว่าเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งที่สุดที่ทราบกันว่ามีอยู่ มากกว่าความแข็งแกร่งของเหล็กถึง 200 เท่า

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทรนโต ประเทศอิตาลี ในความพยายามที่จะสร้างใยแมงมุมธรรมดาเวอร์ชันซุปเปอร์ชาร์จใหม่ ให้อาหารแมงมุมที่ประกอบด้วยกราฟีนบางส่วน - แล้วดูว่าเกิดอะไรขึ้น เส้นไหมที่ถักด้วยวัสดุนาโนมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 3 เท่า และมีความเหนียวมากกว่าแมงมุมไหมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติถึง 10 เท่า

ยังไม่มีการสาธิตแอปพลิเคชันใดๆ แต่เป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการว่าจะสามารถปรับใช้แอปพลิเคชันนี้ร่วมกับกรณีการใช้งานอื่นๆ บางส่วนในรายการนี้ได้อย่างไร

สร้างสรรค์วัสดุเสื้อผ้าแห่งอนาคต

ด้วยการผสมผสานระหว่างความยืดหยุ่น ความยืดหยุน และความยั่งยืนของใยแมงมุม จึงไม่น่าแปลกใจเลยที่นักออกแบบเสื้อผ้าจะเป็นที่ต้องการของใยแมงมุม แม้ว่าจะยังค่อนข้างแปลก แต่ใยแมงมุมก็ได้รับความสนใจจากชื่อดังในอุตสาหกรรมนี้แล้ว

ก่อนหน้านี้ เราได้เขียนเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ รองเท้าไหมแมงมุมที่พัฒนาโดย Adidasเช่นเดียวกับก เสื้อแจ็คเก็ต “Moon Parka” ต้นแบบของ North Face ที่ทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน นานแค่ไหนก่อนที่ใยแมงมุมจะเริ่มปรากฏขึ้นที่อื่นบนถนนสูง?

ช่วยให้นักบินอวกาศเคลื่อนที่ในสภาวะไร้น้ำหนัก

นี่เป็นการกล่าวถึงกิตติมศักดิ์มากกว่าเพราะไม่รวมถึงใยแมงมุมจริง แต่ได้รับแรงบันดาลใจจากวิธีที่แมงมุมหมุนไหมเพื่อเคลื่อนที่ สร้างขึ้นโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) อุปกรณ์ที่เรียกว่า Orbit Weaver คือ เกมยิงใยแมงมุมสไตล์ Spider-Man ออกแบบมาเพื่อให้นักบินอวกาศดึงตัวเองจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ง่ายขึ้นโดยอยู่ในศูนย์หรือ สภาวะไร้น้ำหนัก

“อุปกรณ์ดังกล่าวยิงเชือกออกมาด้วยปลายแม่เหล็ก” Xin Liu ภัณฑารักษ์ศิลปะของ MIT Media Lab Space Exploration Initiative บอกกับ Digital Trends. “เมื่อทิปสัมผัสกับแผงเหล็ก มันจะยึดสิ่งที่แนบมาให้แน่นเนื่องจากแรงแม่เหล็ก จากนั้นอุปกรณ์จะย้อนกลับเหมือนเหยื่อตกปลาแต่กลับด้านแล้วลากผู้สวมใส่ เนื่องจากในทางเทคนิคแล้วคุณไม่มีน้ำหนัก จึงไม่จำเป็นต้องใช้แรงบิดมากนักในการดึงดูดผู้คนด้วยอุปกรณ์ขนาดเล็กเช่นนี้”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ใยแมงมุมสังเคราะห์สามารถช่วยแก้ปัญหามลพิษจากพลาสติกของโลกได้
• ความสามารถในการบิดตัวราวกับเวทย์มนตร์อาจทำให้ใยแมงมุมกลายเป็นกล้ามเนื้อหุ่นยนต์แห่งอนาคต

อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร