Wirus naśladujący złożoność natury

Naukowcy i inżynierowie amerykańscy posłużyli się wirusem, aby stworzyć wszystkie kawałki kompleksowych struktur. Według badania opublikowanego w zeszłym tygodniu, ten typ procesu może pozwolić na opracowanie nowych materiałów. Od zawsze człowiek próbuje naśladować naturę.

Kiedyś fascynowały go latające ptaki, ryby oddychające pod wodą, etc. A teraz, naukowcy zainteresowali się złożoną architekturą molekuł. Uczeni zainspirowali się nią, aby stworzyć innowacyjne biomateriały, naśladujące istotę żywą.

Proces ten jest nazywany biomimetyzmem.

Jesteśmy bardzo ciekawi i chcielibyśmy zrozumieć, w jaki sposób natura jest w stanie stwarzać tak różnorodne struktury i tak wiele funkcji, na podstawie podstawowych cegieł, takich jak kolagen dla zwierząt, a celuloza dla rośliny, jak wyjaśnia Seung-Wuk Lee, który kierowal zespołem amerykańskim.

W zależności od sposobu, w jaki orientują się  i dopasowują do siebie włókna, kolagen może formować przeźroczyste tkanki rogówki, kolorowe tkanki skóry; włókna mogą również brać udział w tworzeniu kości. Samoorganizacja na różnych szczeblach, która przekracza w kompleksowości to, co człowiek może wyprodukować posługując się tradycyjnymi metodami wytwarzania, jak wyjaśniają naukowcy w naukowym przeglądzie Nature.

Struktury znane w naturze, albo jeszcze niewymyślone

Badacze więc posłużyli się bezpośrednio żyjącymi „materiałami”, aby osiągnąć kompleksowość natury. Uciekli się w tym celu do wirusów bakteryjnych, fagów M13, jako do narzędzi w rozmiarze kilku nanometrów.

Przechowywane w roztworze solnym, gdzie zanurzono szklane paski, do których mogły się one przytwierdzić, fagi te stworzyły trzy typy różnych filmów.

Wystarczyło do tego zmienić stężenie roztworu, aby osiągnąć taki efekt, a także proporcję wirusów, które roztwór zawierał, oraz szybkość, z jaką szklane paski były z roztworu wyciągane. Każdy z tych trzech filmów posiadał własne właściwości oraz kolory, a także zmienną opalizację.

Jedne były naprzemiennie układem pasm włókien, inne wstęgami z helisy, a jeszcze inne wiązkami pasm falujących. Nie tylko udało nam się odtworzyć struktury biologiczne, ale również odkryliśmy struktury, których jeszcze nigdy nie widzieliśmy ani w naturze, ani w laboratorium, wyjaśniają badacze.

Naukowcom udało się również sprawić, że te warstwy komórek biologicznych rosły, dzięki wsparciu filmów stworzonych przez wirusy. Procesu tego można więc użyć, aby kreować nowe materiały, na bazie ciekłych kryształów, albo aby naprawiać tkanki biologiczne.