Myreadfærd inspirerer til autonom materialesamlingsforskning
De overlevelsesstrategier, der anvendes af en af de mest aggressive, territoriale og giftige myrearter, kan bane vejen for at revolutionere robotteknologi, medicin og teknik.
Ildmyrer overlever oversvømmelser ved midlertidigt at sammenkæde deres ben for at skabe en tømmerflådelignende struktur, så de kan flyde kollektivt i sikkerhed som en samlet koloni og derefter slippe for at genoptage deres individuelle former.
Med inspiration fra denne naturlige proces opdagede forskere ved Texas A&M University en metode, der gør det muligt for syntetiske materialer at efterligne myrernes autonome samling, rekonfiguration og demontering som reaktion på miljøændringer såsom varme, lys eller opløsningsmidler.
Forskere brugte formændrende polymerbånd, der kan samles selv, ændre deres volumen og deles efter behov ved at bruge responsive hydrogeler, flydende krystalelastomerer eller semikrystallinske polymerer, der kan bøjes eller vrides. Deres resultater er blevet offentliggjort i Nature Materials .
Som bachelorstuderende blev Dr. Taylor Ware, nu lektor i afdelingerne for biomedicinsk teknik og materialevidenskab og teknik ved Texas A&M, betaget af en artikel om myrer. Allerede interesseret i materialer og forskning blev hans følelse af undren udløst, da Ware opdagede, at ildmyrer anvender geniale overlevelsesstrategier under oversvømmelser.
"Vi har en tendens til at fokusere på at efterligne de virkelig vidunderlige ting i naturen – som sommerfuglevinger. Men det er måske også værd at efterligne nogle af de ting, som vi ikke finder så interessante i naturen, som stadig er vidunderligt nyttige, som ildens adfærd. myrer," sagde han. "Det er rart at efterligne ting, der er virkelig imponerende, selvom de ikke er så elskede. Du kan lære meget af den slags væsner."
Denne metode giver mulighed for at skabe og manipulere strukturer i udfordrende miljøer, som den menneskelige krop, uden invasive procedurer. Ved at bruge responsive hydrogeler, flydende krystal elastomerer eller semikrystallinske polymerbånd, der bøjes og vrider sig, kan et fast biomateriale skilles ad til en form, der bevæger sig som en væske til injektion og derefter samles igen, når det er på plads.
"Vi har allerede materialer, der kunne ændre form, men vi tænkte, at det ville være rigtig fedt, hvis mange individuelle partikler af materialer kunne arbejde sammen for at danne strukturer, som myrer gør," sagde Ware.
"Man kan se i naturdokumentarer, at myrer danner broer, flåder og andet, men hvad der også er vigtigt er, at de kan give slip og gå tilbage til at være en myre. Den reversible formændring af de responsive polymerer muliggør lignende adfærd i rent syntetiske systemer. "
Artiklens hovedforfatter er Dr. Mustafa Abdelrahman, en tidligere ph.d.-studerende fra Ware, som nu er postdoc ved Harvard University. Andre samarbejdspartnere omfatter forskere fra Dr. Akhilesh Gaharwars gruppe i den biomedicinske ingeniørafdeling ved Texas A&M, Dr. Carmel Majidi ved Carnegie Mellon University og Dr. Franck Vernerey ved University of Colorado i Boulder.
Fremtidige anvendte forskningsprojekter omfatter brug af injicerbare biomaterialer til at hjælpe med at helbrede væv. Alligevel, grundlæggende sagde Ware, at holdet er interesseret i at efterligne adfærd set i andre dyresværme og forstå, hvad der sker, hvis partiklerne kan fås til at svømme før eller under deres sammenfiltring.
Flere oplysninger: Mustafa K. Abdelrahman et al., Materialesamling fra kollektiv handling af formændrende polymerer, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01761-4. www.nature.com/articles/s41563-023-01761-4
Journaloplysninger: Naturmaterialer
Leveret af Texas A&M University College of Engineering
Varme artikler
-
Antimalariamedicin tilbyder et smørbord af nye herbiciderKredit:University of Western Australia Et hold af plantebiologer og kemikere fra University of Western Australia i samarbejde med personale fra kemivirksomheden BASF har brugt det overraskende tæt -
Opdagelsen af nye forbindelser til handling på døgnrytmenNye små molekyler KL101 og TH301 mål CRY1 og CRY2, henholdsvis, at styre døgnrytmen. Kredit:Issey Takahashi | ITBM, Nagoya Universitet Døgnets ur styrer en række biologiske fænomener, der opstår i -
Fra skum til knogle:Plantecellulose kan bane vejen for sunde knogleimplantaterForskere behandlede nanokrystaller afledt af plantecellulose, så de kan forbindes og danne en stærk, men letvægtssvamp (en aerogel), der kan komprimere eller udvide sig efter behov for fuldstændigt at -
Ny konfiguration af DNA opdagetDNA strækkes mellem to (polystyren) perler (blå), der holdes i laserstråler (rød). Interkalatorer (grønne) gør hyperstrakt DNA synligt. Kredit:Iddo Heller / VU Amsterdam Hvis man trækker tilstrækk
- Asiatiske amerikanere er mere ramt af pandemi-relateret arbejdsløshed end nogen anden racegruppe
- Hvad er kulforgasning?
- Hvordan Stillehavet påvirker langvarig tørke i det sydvestlige USA
- Identifikation af kick-hastighed, der er stor nok til individuelle gravitationsbølgehændelser efte…
- Hvilke Dyr i Regnskoven er Scavengers?
- Det er varmt, og din lokale flod ser lokkende ud. Men er det okay at svømme?