Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Superklej z bakterii
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jak załatać mikropęknięcia w betonie? Nie jest to łatwe ani tanie, tym ważniejsze wydaje się więc nowatorskie rozwiązanie zaproponowane przez zespół studentów z Newcastle University – zmodyfikowane genetycznie bakterie, które produkują w takich razach coś na kształt kleju.
Kiedy dojdzie do uszkodzenia, mikroby migrują na sam dół szczeliny. Gdy już się tam znajdą, wytwarzają mieszaninę węglanu wapnia oraz kleju bakteryjnego. Wszystko to łączy się w całość z koloniami komórek bakteryjnych (filamentami), tak że ostateczna wytrzymałość miniłaty jest taka sama jak otaczającego materiału. Wg wynalazców i ich opiekunki dr Jennifer Hallinan, BacillaFilla, bo taką nazwę nadano niby-klejowi, jest doskonałym rozwiązaniem w przypadku remontów/napraw struktur, których budowa była bardzo kosztowna dla środowiska.
Około 5% związanej z działalnością człowieka emisji dwutlenku węgla pochodzi z produkcji betonu, czyniąc z niego jeden z głównych elementów przyczyniających się do globalnego ocieplenia. Sensowne wydaje się zatem zabieganie o przedłużenie przydatności już raz wyprodukowanego betonu. Zaprezentowana na organizowanym przez MIT międzynarodowym konkursie naukowym International Genetically Engineered Machines (iGEM) metoda będzie nieoceniona w strefach trzęsień ziemi, gdzie przy obecnie dostępnych technologiach wiele budynków trzeba po prostu wyburzać.
Młodzi naukowcy nie tylko oceniali użyteczność zmodyfikowanych bakterii, ale i potencjalne zagrożenia środowiskowe. Okazało się, że spory BacillaFilla zaczynają kiełkować tylko w kontakcie z betonem – germinację wyzwala specyficzne pH materiału. Poza tym wbudowano w nie gen samozniszczenia, który uniemożliwia przeżycie w innym środowisku. Po wykiełkowaniu bakterie udają się do strefy pęknięcia. Wskutek zbijania się w masę wyczuwają, kiedy znajdą się na dnie. Nagromadzenie aktywuje proces naprawczy. Komórki różnicują się w 3 typy: 1) komórki produkujące kryształy węglanu wapnia, 2) komórki tworzące filament (zostają one połączone specjalnymi porami, które umożliwiają silniejsze związanie i polepszają transport) oraz 3) komórki wytwarzające klej Levansa.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Setki lat po upadku wielkich cywilizacji Mezoameryki, poznajemy nowe fakty świadczące o olbrzymiej wiedzy i sprawności tamtejszych ludów. Tym razem dotyczą one... produkcji gumy.
Jednym z nowych przedmiotów, z którymi w XVI wieku zetknęli się Hiszpanie, były gumowe piłki wykorzystywane w ceremoniach religijnych. W Europie nie znano wówczas tak elastycznego i wytrzymałego materiału.
Teraz badania przeprowadzone przez Massachusetts Institute of Technology pokazały, jak zaawansowane było przetwórstwo kauczuku w prekolumbijskiej Ameryce. Okazuje się bowiem, że tamtejsze ludy nie tylko potrafiły zbierać i formować kauczuk, ale nadawały mu też pożądane właściwości.
Materiał na podeszwy butów był twardy i odporny na ścieranie, ale już do produkcji piłek wzbogacano go chemicznie tak, by piłki jak najlepiej się odbijały. Guma była używana też w budownictwie jako klej. Wówczas producenci dbali, by dobrze się kleiła i była odporna na działanie czynników zewnętrznych.
Jak uważają profesor Dorothy Hosler i technik Michael Tarkanian, właściwości gumy zmieniano manipulując proporcjami kauczuku i soku z wilców. Dopiero w 1999 roku uczeni odkryli, że ludy Mezoameryki mogli mieszać te dwa składniki podczas produkcji gumy.
Teraz, dzięki laboratoryjnym eksperymentom, badaniu zabytków oraz opisom pozostawionym przez pierwszych podróżników i konkwistadorów, naukowcy dowiedzieli się, w jaki sposób uzyskiwano produkt o potrzebnych właściwościach.
Przeprowadzenie odpowiednich dowodów nie było proste. Archeolodzy znaleźli ceremonialne piłki, jednak nie dysponujemy sandałami, w których chodziły ludy podbite przez Hiszpanów. Ponadto znalezione piłki nie nadają się do tego, by zbadać ich właściwości mechaniczne. Dlatego też uczeni musieli mozolnie odtwarzać receptury, korzystając przy tym z lokalnych składników występujących w Meksyku.
W ten sposób dowiedzieli się, że optymalny materiał na piłki zawierał 50% kauczuku i 50% soku z wilca. Guma używana jako klej była w całości wykonana z kauczku, a sandały to trzy części kauczuku na jedną część soku.
Wszystko zatem wskazuje na to, że pan Charles Goodyear wcale nie był twórcą procesu wulkanizacji. O setki lat wyprzedzili go Majowie, Aztekowie czy Olmekowie.
John McCloy, badacz z Pacific Northwest National Laboratory stwierdził: "Tarkanian i Hosler pokazali, że ludy Mezoameryki byli pierwszymi, które badały właściwości polimerów i były w stanie sprawować kontrolę nad mechanicznymi właściwościami gumy".
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowy rodzaj biokompatybilnego polimeru może już niedługo posłużyć do zaklejania otworów powstających w błonach płodowych np. w wyniku błędu lekarskiego - udowadnia międzynarodowy zespół kierowany przez dr Grozdanę Bilic ze Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu. Z porównania kilku mieszanek wynika, że najlepsze wyniki daje zastosowanie kleju naśladującego... wydzielinę omułków jadalnych.
Autorzy studium porównali ze sobą sześć substancji: dwa rodzaje tzw. cyjanoakrylanowych klejów tkankowych, jeden preparat zawierający fibrynę (naturalne białko stanowiące główny składnik skrzepu) oraz trzy rodzaje eksperymentalnych mieszanek opartych na glikolu polietylenowym z domieszkami.
Przeprowadzony eksperyment miał dwa zasadnicze cele. Najważniejszym z ocenianych parametrów była ocena zdolności badanych substancji do zaklejania otworów w warstwie komórek błon płodowych hodowanych in vitro. Badacze chcieli także wiedzieć, czy kontakt z którymkolwiek klejem wywoła reakcje toksyczne.
Po zakończeniu eksperymentu okazało się, że żadna z badanych substancji nie wywołuje u eksponowanych na nią komórek niekorzystnych reakcji. Jeśli zaś chodzi o skuteczność w zaklejaniu uszkodzeń, zdecydowanie najskuteczniejszym preparatem okazała się mieszanka zawierająca glikol polietylenowy oraz aminokwas DOPA (dihydroksyfenyloalaninę), zawarty w znacznej ilości w kleju wytwarzanym w naturze przez omułki jadalne (Mytilus edulis). Substancja ta, służąca mięczakom do przytwierdzania się do podłoża, radziła sobie nawet z zaklejaniem otworów o średnicy 3,5 mm, zaś uzyskana z niej spoina zachowywała szczelność nawet podczas rozciągania.
Wyniki przeprowadzonych testów będa musiały, oczywiście, zostać potwierdzone w testach na zwierzętach. Od ich rezultatów będzie zależało ewentualne rozpoczęcie prób nowego środka w warunkach klinicznych.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Zdolność pąkli do przywierania do różnego rodzaju powierzchni od dawna intrygowała badaczy. Po wielu latach badań, gdy wreszcie udało się zidentyfikować mechanizm odpowiedzialny za ten proces, okazuje się, że jest on niezwykle podobny do zjawiska zachodzącego... także w organizmie człowieka.
Badaniem niezwykle silnego kleju wytwarzanego przez morskie skorupiaki zajął się Gary Dickinson, naukowiec pracujący dla Duke University. Od samego początku nie było mu łatwo, bowiem wydzielina pąkli błyskawicznie zastyga. Aby nieco spowolnić ten proces, kleisty płyn pobierano w chłodni, lecz nawet wtedy krzepnięcie bogatego w białka kleju następowało po zaledwie pięciu minutach.
Ważnym etapem eksperymentu była identyfikacja poszczególnych białek zawartych w wydzielinie. Jak się okazało, jedno z nich posiada aktywność proteazy serynowej, czyli białka zdolnego do rozcinania cząsteczek innych protein w ściśle określony sposób. Co ciekawe, białka o bardzo podobnej charakterystyce są kluczowe (także u ludzi) dla aktywacji enzymatycznej kaskady odpowiedzialnej za krzepnięcie krwi.
Próbki spolimeryzowanej wydzieliny poddano także analizie z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych - niezwykle precyzyjnej metody analitycznej. Wykazała ona, że krzepnięcie kleju polega na powstaniu gęstej sieci skrzyżowanych ze sobą łańcuchów białkowych, przypominających do złudzenia skrzep powstający z krwi.
Największym zaskoczeniem dla autora eksperymentu było jednak badanie samej proteazy wytwarzanej przez pąkle. Dzięki badaniom z wykorzystaniem spektroskopii masowej oraz sekwencjonowania białek okazało się, że wykazuje ona łudzące podobieństwo do czynnika XIII, jednego z białek biorących udział w procesie krzepnięcia krwi. Wszystko wskazuje więc na to, że zastyganie kleju wytwarzanego przez pąkle mogło wyewoluować jako specyficzna forma leczenia ran. Dopiero z biegiem ewolucji dla kleistej wydzieliny znalazło się także inne zastosowanie, czyli przytwierdzanie zwierzęcia do różnego rodzaju powierzchni.
Zebrana wiedza może pomóc nie tylko chemikom pracującym nad coraz lepszymi i silniejszymi klejami, lecz także... armatorom i przewoźnikom. Przytwierdzanie się pąkli do dna statków może bowiem zwiększać zużycie paliwa nawet o 25%. Usunięcie nieproszonych gości mogłoby więc znacząco ograniczyć koszty transportu morskiego.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Bakterie wytwarzające hydroksyapatyt (HA) można wykorzystać do uzyskania bardziej wytrzymałych implantów kości.
Nową metodę opracowała profesor Lynne Macaskie z University of Birmingham. Podczas badań okazało się, że bakterie z rodzaju Serratia ściśle przylegają do różnych powierzchni, m.in. stopów tytanu, polipropylenu, porowatego szkła i pianki poliuretanowej, ponieważ tworzą biofilm zawierający biopolimery działające jak klej. Na tej warstwie tworzy się następnie powłoka z hydroksyapatytu. Aby dało się to wykorzystać w praktyce, warstwa HA musi ściśle przylegać. Materiał jest zatem suszony i podgrzewany (ma to zabić niepotrzebne już bakterie).
Mikromanipulacyjna technika, którą wykorzystano do zmierzenia sił potrzebnych do rozerwania biokleju, wykazała, że by zniszczyć wysuszoną jego wersję, trzeba ciągnąć 20-krotnie mocniej niż w przypadku wersji świeżej. Po pokryciu hydroksyapatytem przyleganie stało się jeszcze kilkukrotnie silniejsze. Efektywność kleju zwiększała się, gdy powierzchnia nie była gładka, lecz lekko szorstka.
Obecnie implanty kości uzyskuje się przez "nasprejowanie" hydroksyapatytu. Nie mogą się one jednak pochwalić dobrą wytrzymałością mechaniczną, poza tym sprej sięga tylko do widocznych obszarów. Z bakteriami nie ma tego problemu, bo dotrą wszędzie. Co więcej, bakteryjny HA ma lepsze właściwości niż minerał uzyskany chemicznie. Dzieje się tak, gdyż nanokryształy tego pierwszego są o wiele mniejsze i to właśnie to zapewnia im większą wytrzymałość.
Bakterie są niszczone przez podgrzewanie, pozostawiając HA przylegający do danej powierzchni dzięki ich własnemu klejowi – przypomina to sos, który przywarł do patelni – podsumowuje prof. Macaskie.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.