Учените придобиват нова представа за тайната как остават лепкавите крака на гекона

Геконът е известен като опитен и способен катерач залепва за всякакви повърхности Благодарение на малките подобни на косми структури в долната част на краката им. Заедно с колеги от Орегон, Дания и Германия, изследователи от Националния институт по стандарти и технологии (NIST) разгледаха по-отблизо тези структури, използвайки високоенергиен синхротрон, разкривайки, че те са покрити с много тънък слой от липидни молекули. Изправен, според а последна хартия Публикувано в Biology Letters.

Тези малки микроскопични косми се наричат ​​косми, всеки от които е разделен на стотици по-малки косми, наречени шпатули. Отдавна е известно, че в мащабите с микроскопични размери, т.нар Сили на Ван дер ВаалсСилите на привличане и отблъскване между две диполни молекули стават важни.

По същество малките кичури косми по краката на гекона се доближават до линиите в стените и таваните, така че електроните от частиците на косата на гекона и електроните от частиците на стената взаимодействат помежду си и създават електромагнитно привличане. Това позволява на геконите безпроблемно да се катерят по гладки повърхности като стъкло. Всички паяци, щурци, бръмбари, прилепи, дървесни жаби и гущери имат лепкави подложки на краката с различни размери, които използват същите тези сили.

Геконите и техните необичайни крака отдавна представляват интерес за учените. През 2013 г. например учени от Калифорнийския университет в Санта Барбара създадоха файл Сухо лепило за многократна употреба Вдъхновен от краката на гекон, който се залепва лесно за гладки повърхности, залепва здраво, когато се бута напред и се плъзга, когато се дърпа назад. Тайната на тази тенденция бяха ъгълът и формата на полуцилиндричните влакна, произведени в лепилото на силиконова основа. Натискането на плоската страна надолу създава повече повърхност за залепване към стъклена повърхност. Издърпването на влакната с кръглата страна надолу намалява повърхността, така че лепилото може лесно да се плъзне.

През 2020 г. Berkeley Scholars проучете защо Пръстите на мекокосместия гекон се „залепват“ само в една посока. Издърпайте единия крак в една посока и пръстите на гекона ще залепнат за повърхността. Пуснете крака и той ще „обели“ пръстите в обратната посока, въпреки че това не пречи на грациозния гекон да се движи както пожелае. Учени намерих го Геконите могат да тичат настрани също толкова бързо, колкото и да се изкачват, благодарение на способността да пренареждат пръстите на краката си. Наличието на множество пръсти помага на геконите да се адаптират да се придържат към хлъзгави или неравномерни повърхности. Пръстите на краката, които поддържаха контакт с повърхността, успяха да променят посоката и да разпределят по-добре натоварването. И тъй като пръстите на краката са меки, животните могат лесно да се адаптират към грапави повърхности.

Въпреки всичко, което научихме, малко се знае за подробната повърхностна химия на възглавничките на пръстите на гекона, особено петната. Така че авторите на тази последна изследователска статия се заеха да научат повече, с особен интерес към потенциално важната роля, която водата може да играе в повърхностната адхезия. „Вече се знаеше много за механичното действие на геловете“, Физикът каза NIST и съавтор на Черно Джайе. „Сега имаме по-добро разбиране за това как работи по отношение на молекулярната структура.“

Според авторите, скорошни проучвания показват наличието на водоотблъскващи липидни частици в отпечатъците и матриците на гекони (те също могат да бъдат намерени в кутикулата на влечугите, подредени в тухла и хоросан). Синхротронният микроскоп на Националния институт за стандарти и технологии (NIST) е много подходящ за разглеждане отблизо на молекулярната структура, защото може не само да идентифицира молекули на повърхността на 3D обекти, но и да разкрие точно къде се намират и как са ориентирани.

Авторите спекулират, че този тънък слой от липиди (с дебелина само един нанометър) може да отблъсне водата под лъжиците, позволявайки на лъжиците да осъществят близък контакт с повърхността, помагайки на геконите да поддържат хватката си върху мокри повърхности. Освен това лъжиците и лъжиците са съставени от протеина кератин, много подобен на протеините, открити в човешката коса и нокти. Анализът разкри, че подравняването на кератиновите влакна се извършва по посока на кератина, което може да е начинът, по който те са устойчиви на абразия.

Краката на гекона са вдъхновили много интересни приложения в миналото, включително гореспоменатата лепкава лента и лепило и „лепкава„Робот за катерене с протезна котва и дори (не се шегувам с вас) Дизайн на сутиен без презрамки. Джей и други. Представете си „обувки за гекони“, които могат да се придържат към мокри повърхности, или „ръкавици за гекони“, за да се захванете по-добре с мокрите инструменти, като потенциални приложения на последните им изследвания.

„Най-вълнуващото нещо за мен в тази биологична система е, че всичко е оптимизирано перфектно във всеки мащаб, от макро през микро до молекулярно,“ Съавторът Станислав Сок каза, биолог от университета Кил в Германия. „Това може да помогне на биомиметичните инженери да знаят какво да правят след това.“