infa.lt

Daržovių galia: mokslininkai sukūrė dirbtinius raumenis iš svogūno lukšto

01 spalio
01:01 2015

smithsonianmag.com

svogūnas

Jūreivio Papajaus dėka visas pasaulis sužinojo, jog špinatai yra labai naudingi raumenims. Tačiau, greičiausiai jau ne už kalnų ta diena, kai jums net nereikės valgyti daržovių, kad taptumėte stipresni – kai mokslininkai ims naudoti juos kurdami naujos klasės dirbtinius raumenis. Grupė Taivanio mokslininkų pranešė, jog auksu dengtos plėvelės iš svogūno ląstelių gali išsitempti, susitraukti bei lankstytis įvairiomis kryptimis taip, kaip ir natūralūs raumenų audiniai.

Dirbtinių raumenų panaudojimo sfera yra gana plati – nuo pagalbos žmonėms, gavusiems traumas ir sužeidimus, iki robotų gamybos. Šiuo metu yra daugybė dirbtinių raumenų gamybos būdų. Praeitais metais, pavyzdžiui, iš paprasčiausio žvejybinio valo mokslininkai sukonstravo dirbtinius raumenis, kurie yra 100 kartų stipresni, nei tokio pat dydžio ir masės žmogaus raumenų pluoštas. Tačiau, beveik visos šios dirbtinių raumenų gamybos technologijos turi daugybę trūkumų.

„Yra dirbtinių raumenų, pagamintų naudojant elastomerus, lydinius su formos atmintimi, pjezoelektrinius kompozitus, jonams laidžius polimerus ir karboninius nanovamzdelius, – sako Ven-Pin Šichas (Wen-Pin Shih) iš nacionalinio Taivanio universiteto. – Judantys mechanizmai ir jų funkcijos yra įvairios“. Kai kurie dirbtiniai raumenys priverčiami judėti spaudimo būdu (pneumatinės sistemos), kiti – keičiant temperatūrą arba naudojant elektros srovę.

Pagrindinė dirbtinių raumenų kūrėjų užduotis yra sukurti tokią medžiagą, kuri galėtų susitraukti ir susilenkti vienu metu, kaip tai daro tikri raumenys. Kai žmogus klasikiniu būdu rodo, kaip veikia rankos raumenys, jo bicepsas susitraukia ir tuo pačiu metu susilenkia, kad pasikeltų dilbis. Šichas su kolegomis bandė sukurti tokį dirbtinį raumenį, kuris galėtų vienu metu ir susitraukti, ir susilenkti. Jie atrado, jog svogūno lukšto struktūra yra labai panaši į tą mikrostruktūrą, kurią jie bando sukurti.

Kad išbandytų šią kandžią daržovę, Taivanio universiteto mokslininkai nuėmė ploną epiderminių ląstelių sluoksnį nuo šviežio svogūno galvos ir išplovė jį švariu vandeniu. Tada jie sublimacinio džiovinimo būdu panaikino iš jo visą drėgmę, nepažeisdami pačių ląstelių. Taip ši mikrostruktūra tapo stipri ir trapi, todėl mokslininkai paveikė ją rūgštimi, kad iš ląstelių panaikintų hemiceliuliozę, kuri ląstelių sienelėms suteikia tvirtumo, ir ji taptų elastinga.

Mokslininkai privertė svogūno plėveles judėti taip, kaip raumenys, paversdami jas elektrostatiniais aktuatoriais. Tam reikėjo padengti svogūno plėveles aukso elektrodais, praleidžiančiais elektros srovę. Šie elektrodai buvo įvairaus storio – 24 nanometrai viršuje ir 50 nanometrų apačioje, kad priverstų ląsteles susispausti ir išsitempti taip, kaip tai daro raumenų ląstelės. Tam gelbėja natūrali svogūno lukšto savybė linkti įvairiomis kryptimis dėl elektrostatinės traukos, kai jis yra veikiamas elektros įtampos.

Žema įtampa – nuo 0 iki 50 Voltų vertė ląsteles išsitempti ir susiaurėti, lyginant su ankstesne jų lenkta struktūra, o daug didesnė įtampa – nuo 50 iki 1000 Voltų vertė svogūno ląsteles susispausti ir išlinkti į aukštyn. Kontroliuodami įtampą ir tokiu būdu priversdami judėti šiuos „dirbtinius raumenis“, mokslininkai dvejomis svogūno plėvelėmis, kaip pincetu, sugebėjo pakelti mažą vatos kamuoliuką. Apie tai Šichas ir jo kolegos parašė ataskaitoje, publikuotoje žurnale Applied Physics Letters.

Tačiau, kad pakeltų tą vatos kamuoliuką, mokslininkams prireikė labai aukštos įtampos, o tai, kaip jie patys sako, yra pats didžiausias projekto trūkumas. Jei dirbtinių raumenų judesius pavyktų kontroliuoti su žema įtampa, tai kaip maitinimo šaltinį galima būtų naudoti mažą akumuliatorių, o tai yra labai patogu. „Mums reikės ištirti ląstelių sienelių konfigūraciją ir mechanines savybes, kad įveiktume šią kliūtį“, – aiškina Šichas.

Šichas tvirtina, jog tyrimai su svogūno ląstelėmis turi daugiau galimybių, nei ankstesnieji bandymai sukurti dirbtinius audinius, naudojant gyvas raumenų ląsteles. „Ląstelių, gebančių formuotis į raumenų audinio dalį, galinčių sukurti traukos jėgą, auginimas – sudėtingas procesas, – teigia Šichas. – Žmonės anksčiau jau bandė panaudoti gyvą raumenų audinį. Tačiau šiuo atveju pagrindinė problema – išsaugoti tų ląstelių gyvybę. Mes panaudojome daržovių ląsteles todėl, kad jų ląstelių sienelės išsaugo raumenų jėgą nepriklausomai nuo to, gyvos jos ar ne“.

Tačiau išlieka ir ilgaamžiškumo klausimas: aukso danga padeda apsaugoti svogūno raumenis nuo išorės faktorių poveikio, bet drėgmė vis tiek gali pakliūti pro ląstelių sieneles ir pakeisti jų savybes. Šichas jau yra pasiūlęs šios problemos sprendimą, kurį mokslininkai jau greitai galės patikrinti. „Mes galime dirbtinį raumenį iš svogūno lukšto padengti plonu ftorido sluoksniu, – sako jis. – Jis neleis drėgmei pakliūti į ląstelių vidų ir nepakeis jų savybių“.

parengė: Darius Dimbelis

PAREMKITE mus savo 1,2 proc. GPM, kas jums nieko papildomai nekainuos. Ačiū labai.

        → Naujienlaiškis

Visa naujienų juosta >>

žiūrėjo 340

Žymos:

0 Atsiliepimų

Rašyti Atsiliepimą


Taip pat skaitykite:

Naujienlaiškio Prenumerata


Paremti infa.lt 1,2 proc GPM

Apklausa

Ar pritariate, kad opozicijos kandidatai mestų burtus, katras vienas iš jų liks prezidento rinkimuose?


Rodyti rezultatus

Leidžiama ... Leidžiama ...

Sunku jums vasarai...!...

Nereikia jokiu mokesčių, reikia tik paprasto sprendimo. Pirmiausia tokiai mažai valstybei reikalinga turėti karo instruktorių...

Man tai absurdo viršūnė, kuomet naujas mokestis reklamuojamas per komercinę radijo stotį. Ir, aišku, reklamos...

Kažką praleidau : Iki šiol maniau, kad jankiai visur gauna malkų ir gėdingai sprunka. Vien...

Kokia mamytė, toks ir sūnelis....