Z obaw o wirusy i bakterie na najwyższym poziomie, naukowcy zaczęli szukać nowych sposobów na powstrzymanie ich rozprzestrzeniania się – i spoglądają na świat przyrody z myślą o kopiowaniu projektów natury.
Jedną ze strategii było stworzenie powierzchni tak odpornej na wilgoć, aby drobnoustroje nie znalazły niczego, do czego mogłyby się przyczepić. Powierzchnie te nazywane są hydrofobowymi (gr. hydro–woda, phobos–strach), a naukowcy starają się naśladować naturalnie występujące materiały produkowane przez zwierzęta, które potrafią bardzo skutecznie odpychać wodę – a także bakterie.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign i Laboratorium Badawczego Inżynierii Armii Stanów Zjednoczonych zidentyfikował tańszy i szybszy sposób wytwarzania tych powierzchni.
W badaniu opublikowanym w Nano Letters, Alleyne i jej koledzy przedstawili uproszczoną wersję procesu produkcyjnego zwanego litografią nanoimprinting (NIL). W tym procesie zespół zaprojektował szablon do kopiowania struktury skrzydeł Neotibicen pruinosus, rocznej cykady występującej w środkowej części Stanów Zjednoczonych.
„Zdecydowaliśmy się pracować ze skrzydłami tego gatunku cykady, ponieważ nasza dotychczasowa praca pokazuje, jak złożone nanostruktury na ich skrzydłach zapewniają wyjątkową zdolność odpychania wody. Jest to wysoce pożądana właściwość, która przyda się w wielu zastosowaniach inżynierii materiałowej, od skrzydeł samolotów po sprzęt medyczny”- powiedziała Alleyne.
Czytaj: Naukowcy odkryli 33 stworzenia uwięzione w trującej jaskini, która została zamknięta na miliony lat
Nowy proces zespołu wymaga użycia tańszych materiałów – na przykład komercyjnego lakieru do paznokci – zamiast droższych materiałów. Technika ta pozwala również uniknąć wyższych temperatur, które mogłyby zaszkodzić naturalnym próbkom używanym przez zespoły w przeszłości.
Aby wykonać szablon, który można skopiować i wydrukować, zespół nakłada szybkoschnący lakier do paznokci bezpośrednio na skrzydło cykady, które następnie pozostawia do utwardzenia w temperaturze pokojowej. Po zakończeniu szablon można pokryć polimerem lub metalem, z rozpuszczoną częścią wewnętrzną, pozostawiając tylko metal repliki lub polimer.
Grupa badająca fizyczne i chemiczne właściwości skrzydeł owadów wykazała zdolność do reprodukcji nanostruktur, które pomagają skrzydłom cykady odpychać wodę i zapobiegać osadzaniu się bakterii na powierzchni. Nowa technika – wykorzystująca komercyjny lakier do paznokci – jest ekonomiczna i prosta, a naukowcy twierdzą, że pomoże ona w przyszłości w wytwarzaniu zaawansowanych technologicznie wodoodpornych materiałów.
Ta nowsza, prostsza metoda jest pierwszym krokiem w kierunku wynalezienia nowych ultra-hydrofobowych powierzchni o różnorodnych zastosowaniach, z których najważniejszym może być zapobieganie osadzaniu się i rozprzestrzenianiu bakterii i wirusów.
Czytaj: „Alicja w Krainie Czarów. Ogród Świateł” zawitała w Krakowie
johannesfloe.com – Art to remember
