Login |  Nova registracija
|

Nit Vrtnog pauka ima temperaturu jedne jedine stanice Tehnologija

Vrtni pauk. Izvor: www.pexels.com

Na slici: Vrtni pauk. Izvor: www.pexels.com

Ove fine niti mogu usmjeravati svjetlost iz fluorescentnih nanočestica, djelujući poput malog optičkog vlakna.

Iako redovito radi s paucima, Yao Zhang, fizičar sa Sveučilišta Jinan u Kini, priznaje da ih se boji. Zapravo, većina ljudi u njegovom laboratoriju također, osim diplomiranog studenta Zhiyong Gonga, koji drži pauke kao kućne ljubimce u svom domu. Naravno, Gong je bio taj koji se dobrovoljno javio za berbu paukove svile u laboratoriju kao dio napora grupe da prouči kako se svila može koristiti za dobrobit ljudskog svijeta.

"On je bio pravi 'Spider-man'", rekao je Zhang.

Bilo da se bojite pauka ili ne, teško je ne načuditi se čudima paukove svile. Po težini je teža od čelika i čvršća od Kevlara. Također je iznimno elastična i može se rastegnuti još jednu polovicu svoje duljine prije nego što pukne - to je dvostruko duže nego što se najlon može rastegnuti. Također, paukova svila ne šteti živom tkivu i sigurno se razgrađuje unutar tijela, što je navelo znanstvenike da istraže biomedicinsku primjenu ovog izvanrednog materijala.

Prozirnost paukove svile i visoki indeks loma znači da se svjetlost kroz nju kreće sporije nego u zraku. Ovo svojstvo omogućuje paukovoj svili da uhvati i usmjeri svjetlost na velike udaljenosti. S promjerom ne većim od nekoliko mikrometara - stotinu puta tanji od dlake ljudske kose - paukova svila može se koristiti kao liliputansko optičko vlakno za usmjeravanje svjetlosti prema i od iznimno malih i teško dostupnih mjesta, kao što je fluorescentna nanočestica.

Zhang i njegovi kolege pokazali su da ako nanočestice fluoresciraju različite boje ovisno o temperaturi, onda nizanje paukove svile s česticama pretvara nit u termometar. U radu objavljenom ranije u časopisu Nano Letters, znanstvenici izvještavaju da njihov mali termometar od paukove svile može mjeriti temperaturu u jednoj stanici.

Ideja za ovaj nekonvencionalni termometar se pojavila kada su istraživači iz Jinana primijetili da se njihove nanočestice snažno zalijepe za paukovu svilu. Paukova svila negativno je nabijena pa privlači pozitivno nabijene objekte kao što su nanočestice istraživača. To znači da nanočestice neće pasti s paukove svile kada se pomiču u fluidnom okruženju, kao što je unutar ljudskog tijela.

Budući da usamljene nanočestice difuzno fluoresciraju, istraživači nanose mnoge nanočestice na površinu paukove svile. Tada mogu uzbuditi sve nanočestice odjednom blještanjem infracrvenog lasera u jedan kraj niti. Nit također može prikupiti i koncentrirati fluorescentno svjetlo iz nanočestica za jači signal.

Kada su istraživači prevukli svilenu nit ukrašenu nanočesticama preko stanice, nit je mogla mapirati žarišta stanice. Temperatura stanice otkriva u kojoj se fazi života nalazi, uključujući i je li kancerogena. Prema Zhangu i njegovom timu, njihov bi se termometar mogao koristiti za dijagnosticiranje raka ili proučavanje razvoja raka. Jednog dana to bi se možda moglo učiniti unutar ljudskog tijela, ali "veliki je izazov kako dopremiti modificiranu svilu u stanice kroz tijelo", rekao je Zhang.

"Temperatura je tako temeljna veličina u biokemijskim i kemijskim procesima, jer brzine reakcije ovise o temperaturi", rekao je Peter Maurer, fizičar sa Sveučilišta u Chicagu koji nije sudjelovao u istraživanju. Mnoge alternativne metode mjerenja stanične temperature teško je primijeniti i očitati, istaknuo je. Nasuprot tome, metoda paukove svile čini se mnogo jednostavnijom. "Siguran sam da bi istraživači iz Jinana mogli ovo koristiti za otkrivanje drugih stvari osim temperature", dodao je.

Za sve raznolike stvari koje su ljudi napravili od paukove svile (među najluđima su violina, neprobojni oklop i blistava moda), ova termometrija na bazi svjetla za stanice ima puno smisla, rekao je Kenny Hey Tow, viši znanstvenik s Istraživačkog Instituta Švedske koji nije bio uključen u studiju. Rekao je da je demonstracija istraživača iz Jinana "jedan od načina na koji bismo trebali razmišljati o stvarnoj upotrebi paukove svile kao biokompatibilnog materijala."

Ljudi često traže inspiraciju od majke prirode za rješavanje važnih inženjerskih problema ili čak izravno kradu njezine dizajne. Rad Zhang, Li, Gong i njihovih kolega na termometriji s jednom stanicom mogao bi biti samo vrh ledenog brijega za optičku primjenu vlakana na bazi svile.

"Vrlo je uzbudljivo!" rekao je Zhang, koji planira nastaviti raditi s paukovom svilom unatoč svojoj arahnofobiji.

Tow se slaže, iako priznaje da još uvijek postoje značajni izazovi koje znanstvenici moraju prevladati prije nego što paukova svila bude dovoljno praktična za široku upotrebu u ljudskom svijetu. Poput Zhanga, Tow se ne može ne diviti futurizmu paukove svile kao materijala. "ÄŒinjenica da koristimo paukovu svilu kao vlakno... to je neka vrsta holivudske priče", rekao je.

Za komentiranje trebate biti prijavljeni. Prijavite se ili se registrirajte kao novi član.

Molimo Vas da ne šaljete neprimjerene komentare.

Ovaj tekst još nije komentiran. Budi prvi.