عجایب

چگونه عنکبوت ها ابریشم خود را می سازند : لباس های ضدگلوله از ماده اصلی تارعنکبوت

ساخت لباس ضدگلوله با ماده اصلی تار عنکبوت

ابریشم عنکبوت از فولاد محکم تر است و بسیار الاستیک و انعطاف پذیر است.ابریشم می تواند تغییرات شدید درجه حرارت متفاوت از -40 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد را تحمل کند. بعضی از انواع ابریشم از Kevlar که سخت تر هستند ، ماده ای است که در جلیقه های ضد گلوله استفاده می شود.

آنا ریزینگ و یان یوهانسون برای forskning.no می نویسند: “جای تعجب  است که عنکبوتها  قویترین فیبر جهان را تقریباً فوراً ایجاد میکنند و البته این فیبرها همچنان تخریب پذیر هستند.”

این ماده را می توان در چندین کاربرد قرار داد ، یک عنکبوت میتواند طعمه را به دور این ابریشم بچرخاند ، همچنین میتواند شبکه هایی طراحی کند که طعمه ها در آن گرفتار شوند و یا خود را آویز کند.

چگونه این ماده طبیعی فوق العاده ساخته می شود؟

در غده ampulate شروع می شود
دانشمندان سوئدی ، چینی و آمریکایی با یکدیگر همکاری کردند تا دریابند ، چگونه روند سنتز ابریشم عنکبوت تنظیم می شود.

ابریشم متشکل که به اصطلاح پروتئین spidroins گفته میشود ، پروتئین های بزرگی است که در غده ampulate ایجاد می شود. وقتی یک عنکبوت می خواهد ابریشم بسازد ، در کسری از ثانیه این پروتئین ها را به فیبر جامد تبدیل می کند.

چگونه عنکبوت ها ابریشم خود را می سازند
چگونه عنکبوت ها ابریشم خود را می سازند

بیشتر عنکبوت ها بسیاری از این غدد را دارند که هر کدام یک فیبر واحد تولید می کنند. اینها با یکدیگر جمع شده اند تا ابریشم عنکبوتی در اندام معروف او  به نام spinneret ایجاد شود.

در حالی که در غده ampulate عنکبوت ، spidroins قبل از استفاده در حالت ژل ذخیره می شوند.

غده در مجاری که در آن به فیبر ابریشم تبدیل شده است باریک می شود.

آب از فیبر خارج می شود و در انتها نوعی میله است که قطر الیاف ابریشم را تنظیم می کند و ابریشم را می چرخاند.

کاهش مقادیر pH

مدتی است که کشف شده ابریشم در قسمت خاصی از این مجاری ساخته می شود ، اما دانشمندان کاملاً درک نکرده اند که در طول این فرآیند با spidroins ها چه اتفاقی می افتد. این پروتئین ها در حالت ژل بسیار غلیظ هستند و در آب حل می شوند.

هنگامی که آنها به ابریشم تبدیل می شوند ، ساختار تغییر می کند و بسیار پایدار می شود. این تغییر و تحول تا حدودی با کاهش مقادیر pH در امتداد مجرای رخ می دهد.

عنکبوت عنکبوتی که از طریق میکروسکوپ الکترونی مشاهده می شود. نخ ابریشم از طریق نطفه های باریک پدیدار می شود و این کارخانه بیولوژیکی موضوعات ابریشم را تولید می کند. (عکس: کتابخانه عکس علمی / Scanpix)
عنکبوتی که از طریق میکروسکوپ الکترونی مشاهده می شود. نخ ابریشم از طریق نطفه های باریک پدیدار می شود و این کارخانه بیولوژیکی ابریشم را تولید می کند.

دستیابی به موفقیت فعلی توسط تیم دانشمندان از طریق استفاده از میکروالکترودهای انتخابی یون برای سنجش شیب سطح pH در چندین نقطه در امتداد مجرای انجام شده است.

آنها دریافتند که سطح pH به تدریج از یک مقدار کاملاً خنثی 7.6 به نیمه 5.7 بسیار اسیدی تر در مجرا فرو می رود.

قابل توجه است که محققان دریافتند که این کاهش pH توسط آنزیم کربنیک انهیدراز حفظ می شود. این آنزیم دی اکسید کربن و آب را به کربنات هیدروژن و پروتون ها تبدیل می کند و این باعث می شود محیط فوری اسیدی تر شود. این روند همچنین قابل بازگشت است.

مزایای ابریشم عنکبوت در صنعت

ابریشم عنکبوت یک ماده قوی و مفید است که می تواند جزء شگفت انگیزترین  نوع محصولات تولیدی باشد ، به عنوان مثال از موارد استفاده میتوان  به کابل های بسیار قوی یا جلیقه های ضد گلوله اشاره کرد.

فیبر کربن میتواند ارزان تر ، قوی تر ، سبک تر از هر چیزی باشد !

هیچ ماده مصنوعی دیگری در حال حاضر نمی تواند با خواص ابریشم عنکبوت مطابقت داشته باشد. همچنین مدت زمان زیادی طول خواهد کشید تا در مقیاس وسیع تولید شود و همچنین مزارع عنکبوتی قطعاً جواب نمی دهند.

چگونه عنکبوت ها ابریشم خود را می سازند
چگونه عنکبوت ها ابریشم خود را می سازند

“عنکبوت ها  اگر کنار هم قرار گیرند ، یکدیگر را می خورند.”

Anna Rising  و Jan Johannson می نویسند که ما می توانیم با کمک باکتری ها مقادیر کمی از پروتئین های ابریشم ایجاد کنیم اما هیچ کس نتوانسته است آن را به هم پیوند بزند و  خواص افسانه ای این ماده را به نتیجه برساند همانند عنکبوت ها !

“یافته های ما می توانند در تقلید از روش تولید ابریشم عنکبوت به روش طبیعی تر از آنچه قبلاً ممکن بود استفاده شود.”

محققان می گویند ابتدا باید پروتئین های ابریشم را با روشی مقرون به صرفه تر و مقرون به صرفه تر تولید کنیم و سپس دستگاه ریسندگی خوبی را طراحی کنیم.

منبع : sciencenordic

برچسب ها
مشاهده بیشتر

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن