
幕后文章是与国家科学基金会合作提供给生活方面的。
Ali Dhinojwala和Vasav Sahni认为自己是材料科学家,而不是生物学家。他们研究表面,摩擦和粘附。然而,他们发现,了解自然如何使事情坚持有时意味着与负责的生物近距离地站起来。
例如,当他们认识到蜘蛛丝,“我们认为没有什么比在这一领域工作更性感的了。” “我几乎没有意识到使用蜘蛛丝也意味着与蜘蛛一起工作。大而可怕的蜘蛛。”
制作新鲜样品“参与与新旋转的合作蜘蛛网他补充说,蜘蛛将等待猎物。
任何与蜘蛛网直接接触的人都知道它有多粘,这是蜘蛛从胃中的一种腺体产生的胶状物质的结果。但是,直到最近,科学家还不了解胶水的表现。
Dhinojwala是俄亥俄州阿克伦大学聚合物科学系教授兼主席,那里的博士候选人Sahni与生物学教授Todd Blackledge一起,试图找出微小蜘蛛的特性,以使蜘蛛杂交的物质沿着他们的丝绸旋转为丝绸的网络,以使他们的网络旋转。这些液滴(比单头发的直径薄三倍)捕获了蜘蛛吃的苍蝇和其他昆虫。
Dhinojwala说:“这不仅仅是粘性。” “我们想更好地理解粘附力 - 它有多弹性?它有多弹性。目标不是要确定它的组成,而是它的行为方式,为什么它如此粘?”
滴由高度纠缠的聚合物组成,它们在物理上或化学交联,并非常有效地传输力。在显微镜下,研究人员在测量其力伸出的行为的同时拉下了单个胶水滴 - 使用微小的探针很难做到。
他们发现,这种材料既是粘性和弹性,有价值的特性,可用于捕获快速吹入的昆虫,并且使受害者被困在足够长的时间里,以使蜘蛛征服,并吞噬它们。
该材料的稠度不是很液体,也不喜欢蜂蜜,甚至不喜欢愚蠢的油灰。 Dhinojwala说:“感觉就像在咀嚼口香糖。” “它只是不断伸展。”
它也是防水的,这是一个有用的功能,因为蜘蛛在潮湿的条件下(包括降雨)工作。实际上,材料在没有水分的情况下失去了粘性,“与苏格兰胶带不同,一旦将水放在上面,它就不再粘。” “这种胶水需要粘稠。”
研究人员希望,数据将在开发新的生物粘合剂方面具有重要的实际应用,尤其是在接触水时必须保持其粘性的绷带和其他产品。 Dhinojwala说:“有时候,您希望绷带在水下工作。” “此外,我们想在水下附加物品很多次。水总是粘合剂的问题。但这可以在水下保存。”
研究人员仅研究了在树木和草中通常发现的轨道编织蜘蛛。顾名思义,他们旋转一个类似球体的网络 - 即,具有圆形的网络,带有辐条和戒指。
蜘蛛在胃中使用不同的腺体分泌组成网络的蛋白质。辐条的线(提供网络的强度)来自称为主要隔膜的腺体。每个蜘蛛都有两个。
Dhinojwala说:“该线程以其力量而闻名。” “它支持很大的重量。按重量,丝绸比钢强。”
萨尼(Sahni)回忆起研究人员试图找到可以与蜘蛛丝的特性相比的合成的一天。他说:“不用说,我们失败了。”
胶水沉积的圆圈来自次要的截肢腺。每个蜘蛛也有两个。
Dhinojwala说:“该材料称为螺旋丝,其目的是捕获昆虫,因此它很粘。” “如果您看着显微镜下的螺旋丝,您会看到这些小滴 - 胶。”滴剂来自另一个腺体,称为聚集腺。每个蜘蛛都有四个。
一旦萨尼(Sahni)克服了恐惧,他就在实地考察中狩猎蜘蛛进行实验。他说:“去狩猎蜘蛛带到我们的实验室,去自然保护子等的实地考察是我的非生物学家,从未受到过,因此很喜欢它。”
Dhinojwala补充说:“当瓦萨夫来到这里时,他不知道他会与蜘蛛合作。” “他与聚合物一起工作。他真的很害怕蜘蛛 - 他从未碰过一个或处理一个。他的直觉是逃跑。现在他走到桥下并抓住了他们。他是一个好奇的家伙,他的好奇心超越了他的恐惧。”
从本质上讲,蜘蛛在实验室的一个盒子里旋转了网,我们收集了样品,” Dhinojwala说。 “我们将蜘蛛网放在玻璃板中,并使用一个微小的探测器将其戳戳并测量需要多少力才能将其拉开。我们测试了强度和弹性,而不仅仅是它的粘附力,而且是其弹性和弹力,这对粘性至关重要,这对粘性至关重要,理解粘合的主要关键。”
国家科学基金会资助了这项工作,发现最近出现在《自然传播》杂志上。
Dhinojwala和他的同事长期以来一直对大自然如何产生自己的粘合剂感兴趣。他研究了壁虎蜥蜴如何在没有任何类似胶水的物质的情况下坚持表面,目前正在创建受他壁虎研究启发的合成材料。他说:“我们根据从壁虎中学到的东西设计了无胶的胶带。”
他补充说:“蜘蛛所做的是最好的进化。” “他们通过有效地使用自然而生存。我们了解自然如何使用这些材料,我们将在利用这一点并根据我们学到的知识来设计事物的位置越好。”
萨尼同意。他说:“我们的非生物学家,即使现在我们看到蜘蛛旋转网络,或者看到它捕捉到它的猎物时,我们也会感到非常兴奋。” “这种对这个领域的兴趣和迷恋促使我们询问了什么以及几乎所有的一切。”
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编者注:这项研究得到了国家科学基金会的支持(NSF),联邦机构负责在科学和工程领域的所有领域资助基础研究和教育。本材料中表达的任何观点,发现和结论或建议都是作者的意见,不一定反映了国家科学基金会的观点。看到幕后存档。