Materiał dzięki owadom

Materiał, który naśladuje jedną z bardziej niezwykłych substancji w przyrodzie, kutikulę, opracowali naukowcy z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Uniwersytecie Harvarda, a wyniki swojej pracy opisali w grudniowym numerze "Advanced Materials".

Z perspektywy biologa, kutikula to po prostu oskórek, który pokrywa ciało owada lub wyścieła niektóre narządy wewnętrzne. Chroni ciało owada i nadaje mu kształt (stanowiąc punkty zaczepienia części mięśni czy skrzydeł). Jest tak lekka, że nie obciąża owadów podczas lotu, a jednocześnie - zależnie od potrzeby - sztywna (budulec skrzydeł) albo giętka (pozwalając zachować elastyczność stawów).

Kiedy kutikuli przyjrzy się inżynier - stwierdzi, że ma do czynienia z kompozytem złożonym z warstw chityny (czyli polisacharydu glukozy) i białka, ułożonych naprzemiennie jak warstwy sklejki. Mechaniczne i chemiczne oddziaływania między tymi warstwami decydują o mechanicznych i chemicznych właściwościach kutikuli. Badając te oddziaływania i odtwarzając je w laboratorium badacze z Harvardu odtworzyli cienką, przezroczystą błonę, której skład i budowa odpowiada prawdziwej kutikuli.

Materiał nazwano Shrilk. Jest wytrzymały i twardy jak aluminium, ale waży o połowę mniej. Poddaje się też biodegradacji, a przy tym jest bardzo tani (można do jego produkcji wykorzystać chitynę, która jest odpadem z przetwarzania krewetek). Łatwo go podgrzewać i formować, nadając mu np. kształt rurki. Zmieniając zawartość wody podczas produkcji naukowcy zdołali nawet odtworzyć różne stopnie giętkości - ich kutikula bywa sztywna lub elastyczna.

Tak wszechstronny materiał może mieć wiele zastosowań. Jako tani, przyjazny dla środowiska zamiennik plastiku może posłużyć choćby do produkcji worków na śmieci, opakowań i szybko rozkładających się pieluch. Jako materiał wyjątkowo wytrzymały i biokompatybilny może natomiast służyć do zszywania ran (np. po operacji przepukliny) albo jako rusztowanie w czasie regeneracji tkanek.