ziemia
Autor: Justyna Jońca | dodano: 2017-05-22
Natura – nanotechnolog doskonały?

Fot. sarayuth3390/Shutterstock.com

Chociaż lotos rośnie na błotnistych wodach, jego liście pozostają zawsze nieskazitelnie czyste. Nic dziwnego więc, że postanowiono przyjrzeć im się z bliska. Badania przeprowadzone za pomocą mikroskopu elektronowego wykazały, że na ich powierzchni znajdują się podobne do brodawek chropowatości wielkości kilku mikrometrów. Brodawki te zbudowane są z nanokryształów uformowanych z wosku, co nadaje roślinie silne właściwości hydrofobowe (odpychające wodę) i samoczyszczące. Cząsteczki brudu osiadają głównie na czubkach woskowych kryształków. Tylko niewielka ich część styka się z powierzchnią liścia. Natomiast wosk sprawia, że woda tworzy sferyczne krople na jego powierzchni i z łatwością spływa po roślinie, zbierając po drodze wszelkie zanieczyszczenia. Mechanizm jest tak skuteczny, że chroni liście lotosu nie tylko przed brudem, ale także przed grzybami i bakteriami, co prawdopodobnie jest prawdziwą przyczyną, dla której powstał. Samo zjawisko zostało odkryte i opisane w 1973 r. przez Wilhelma Barthlotta, botanika z Rheinische Friedrich-Wilhelms Universität Bonn, który – zainspirowany właściwościami rośliny – stworzył linię produktów o nazwie Lotus Effect. Pierwszym komercyjnym produktem była farba z żywicy silikonowej, która swoje właściwości samoczyszczące zawdzięczała zorganizowanym w mikrostruktury nanocząsteczkom tlenku krzemu. Wśród innych produktów Lotus Effect znajdują się dachówki ceramiczne, szkła architektoniczne i sprej, który zabezpiecza powierzchnie przed osiadaniem brudu i sprawia, że stają się czasowo wodoodporne. Innymi przykładami możliwości samooczyszczania się w naturze są kapusta i rekin. Chociaż w przypadku tej ryby za niezwykłymi właściwościami stoją zupełnie inne mechanizmy.  

Skóra bez bakterii  

Ciało rekina pokrywają wyrostki skórne zwane łuskami plakoidalnymi, składające się z ukrytej głęboko w skórze płytki kostnej i osadzonego na niej ząbka zbudowanego z dentyny i pokrytego szkliwem. Chociaż taka budowa skóry rekina jest znana od dawna, to dopiero w 2000 r. grupa naukowców pod kierownictwem Anthony’ego Brennana z University of Florida dopatrzyła się w niej czegoś więcej. Okazało się, że łuski drapieżnika tworzą mikroskopowy wzór przypominający romby podzielone równoległymi do siebie liniami. Wzór ten idealnie pasował do modelu matematycznego opisującego powierzchnie zniechęcające bakterie do osiadania i tworzenia na nich kolonii, czyli tzw. biofilmu. „Taka topografia sprawia, że osadzanie się bakterii na powierzchni skóry rekina jest niekorzystne energetycznie z powodu utrudnionej komunikacji między nimi” – tłumaczy kierownik badań. Dlatego rekiny, w odróżnieniu np. od wielorybów, nie muszą martwić się o kłopotliwe gromadzenie się bakterii, glonów i innych organizmów na ich skórze. 

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 06/2017 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
07/2017
06/2017
Kalendarium
Lipiec
22
W 1902 r. w Kopenhadze została założona Międzynarodowa Rada Badań Morza (ICES).
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Justyna Jońca | dodano: 2017-05-22
Natura – nanotechnolog doskonały?

Fot. sarayuth3390/Shutterstock.com

Chociaż lotos rośnie na błotnistych wodach, jego liście pozostają zawsze nieskazitelnie czyste. Nic dziwnego więc, że postanowiono przyjrzeć im się z bliska. Badania przeprowadzone za pomocą mikroskopu elektronowego wykazały, że na ich powierzchni znajdują się podobne do brodawek chropowatości wielkości kilku mikrometrów. Brodawki te zbudowane są z nanokryształów uformowanych z wosku, co nadaje roślinie silne właściwości hydrofobowe (odpychające wodę) i samoczyszczące. Cząsteczki brudu osiadają głównie na czubkach woskowych kryształków. Tylko niewielka ich część styka się z powierzchnią liścia. Natomiast wosk sprawia, że woda tworzy sferyczne krople na jego powierzchni i z łatwością spływa po roślinie, zbierając po drodze wszelkie zanieczyszczenia. Mechanizm jest tak skuteczny, że chroni liście lotosu nie tylko przed brudem, ale także przed grzybami i bakteriami, co prawdopodobnie jest prawdziwą przyczyną, dla której powstał. Samo zjawisko zostało odkryte i opisane w 1973 r. przez Wilhelma Barthlotta, botanika z Rheinische Friedrich-Wilhelms Universität Bonn, który – zainspirowany właściwościami rośliny – stworzył linię produktów o nazwie Lotus Effect. Pierwszym komercyjnym produktem była farba z żywicy silikonowej, która swoje właściwości samoczyszczące zawdzięczała zorganizowanym w mikrostruktury nanocząsteczkom tlenku krzemu. Wśród innych produktów Lotus Effect znajdują się dachówki ceramiczne, szkła architektoniczne i sprej, który zabezpiecza powierzchnie przed osiadaniem brudu i sprawia, że stają się czasowo wodoodporne. Innymi przykładami możliwości samooczyszczania się w naturze są kapusta i rekin. Chociaż w przypadku tej ryby za niezwykłymi właściwościami stoją zupełnie inne mechanizmy.  

Skóra bez bakterii  

Ciało rekina pokrywają wyrostki skórne zwane łuskami plakoidalnymi, składające się z ukrytej głęboko w skórze płytki kostnej i osadzonego na niej ząbka zbudowanego z dentyny i pokrytego szkliwem. Chociaż taka budowa skóry rekina jest znana od dawna, to dopiero w 2000 r. grupa naukowców pod kierownictwem Anthony’ego Brennana z University of Florida dopatrzyła się w niej czegoś więcej. Okazało się, że łuski drapieżnika tworzą mikroskopowy wzór przypominający romby podzielone równoległymi do siebie liniami. Wzór ten idealnie pasował do modelu matematycznego opisującego powierzchnie zniechęcające bakterie do osiadania i tworzenia na nich kolonii, czyli tzw. biofilmu. „Taka topografia sprawia, że osadzanie się bakterii na powierzchni skóry rekina jest niekorzystne energetycznie z powodu utrudnionej komunikacji między nimi” – tłumaczy kierownik badań. Dlatego rekiny, w odróżnieniu np. od wielorybów, nie muszą martwić się o kłopotliwe gromadzenie się bakterii, glonów i innych organizmów na ich skórze.