Най-здравият природен материал открит в зъби на мекотели

Смята се, че най-здравият биологичен материал в света са нишките, които плетат паяците. Но изследователи от Великобритания намериха нов, по-здрав – според тях това са зъби на… мекотело.

Данните от нова разработка показват, че зъбите на морските чинии (Patella vulgata) са по-здрави от кевлара и по-издръжливи от паяжината.

Водещият автор на изследването, професорът по машиностроене в Саутхамптънския университет Аса Барбър казва: “Копринената паяжина дълго време беше смятана за най-здравият биологичен материал. Учудихме се, след като открихме, че званието по право принадлежи на зъбите на коремоноги мекотели”.

Морските чинийки са малки охлюви, които се срещат из всички океани, морета и реки. Могат да живеят както в дълбоки води, така и на крайбрежните скали. Конусообразната им черупка защитава добре мускулестото им краче, с който се закрепват към камъни с феноменално сцепление. Хранят се с водорасли. За да изчегъртат “обяда” си от скали и камъни, разполагат с дълъг език, осеян със стотици миниатюрни зъби.

"Въпреки че след нашествие от морски чинии на скалите остават драскотини, никой до този момент не беше обръщал внимание да провери колко здрави са зъбите им. Природата обаче е майстор и винаги развива съвършената структура за конкретната механична работа, затова реших, че тези мекотели трябва да имат зъби с необичайно висока твърдост. Изучихме представители на вида, обитаващи скалите край Саутхамптън и установихме, че минерализираните им зъби са 10% по-здрави от паяжината”, разказва професор Барбър.

Изпитанията в лаборатория показват, че всеки от завитите зъби е голям около 1 милиметър, но авторите искат да изследват не изкривен материал. Затова подготвят образци 100 пъти по-тънки от човешки косъм.

Оказва се, че материалът, от който са изградени зъбите на мекотелите, издържа на налягане от 3 до 6,5 хектопаскала (hPa), докато паяжината – само 1,3-4 hPa. За сравнение, стъблото на бамбука може да понесе 1 hPa, а костите и зъбите на човек – едва 0,5-0,7 hPa.

В статия за списание Journal of the Royal Society Interface, учените излагат своето предположение, че тайната за здравината на зъбите на морските чинии се крие в образуващите ги влакнести структури. Поради спецификата на строежа им, дори при малки по размер образци якостните им характеристики не се влошават.

В зъбите на мекотелите изследователите откриват композитни влакна, които са хиляди пъти по-тънки от изкуствено създаваните нановлакна, използвани при производството на бронежилетки, самолетни компоненти и велосипедни рамки.

Биологичните композити представляват смес от железен оксид от минерала гьотит (кръстен е в чест на писателя Йохан Гьоте) и хитин, Това на практика означава, че е природен аналог на най-здравите пластмаси.

Гьотитът сам по себе си не е твърд материал – лесно би се счупил при удар в скала. Но пластичните влакна на хитиновата матрица в съчетание с гьотита му придават якост и здравина. Влакната в зъбите на морските чинии са способни да издържат на огромни натоварвания – представете си спагета, натоварена с 1500 килограмов товар, която не се чупи.

В момента Барбър се опитва да създаде метод за получаването на новия материал в лабораторни условия. Той смята, че да се възпроизведе паяжина по изкуствен начин е много трудна задача, докато влакната от зъбите на морските чинии съвсем реално може да се произвеждат с помощта на 3D-печат, например.