Nanoteknologien af ​​soldug og engelsk efeu

Femten små soldugplanter sidder på en vindueskarm, indsamler sollys og spiser kød i Mingjun Zhangs lab på University of Tennessees Knoxville campus. Soldugsplanter er kødædere, indtager insekter ved at fange dem med små klæbende kugler på enderne af deres tentakler.

Tentaklerne og deres klæbende egenskaber kan være naturens design til at fange insekter, men Zhangs forskerhold håber, at det samme klæbemiddel en dag kan hjælpe med at fastgøre din bedstemors erstatningshofte eller dit kunstige knæ uden frygt for, at dine kroppe vil afvise det.

Post-doc forsker Scott Lenaghan forklarede, at ideen bag denne forskning på Nano Bio-systems and Bio-mimetics Lab er at lære af biologiske principper og anvende teknik undervejs for at udvikle et slutprodukt, der bruger disse forbindelser og principper til at fremme teknologi. .

At finde organiske biomaterialer

Laboratoriets mål er at studere biologisk materiale på nanoskala - en million gange mindre end et sandkorn - i håb om at efterligne, hvad naturen har gjort i millioner af år og anvende det i dagligdagen, ligesom svævende fugle inspirerede skabelsen af ​​flyvemaskiner.

Ved medicinske erstatningsoperationer, "du har brug for noget celler kan genkende og knytte sig til, " sagde Lenaghan. Med soldug, forskerne kan have fundet netop det, da nanopartiklerne i dets klæbemiddel let genkendes af menneskelige celler.

Ud over forskning i den kødædende soldugplantes forbløffende klæbende egenskaber, Zhang og hans kolleger udforsker nanopartikler fundet i engelsk efeu. Disse partikler kan sprede lys, og kan muligvis være et alternativ til de metalbaserede nanopartikler, der i øjeblikket bruges i solcreme, sagde Lenaghan. Forskerne rapporterede deres arbejde, støttet af tilskud fra National Science Foundation (NSF) og Army Research Office, i et papir fra 2010 i Journal of Nanobiotechnology .

Medicinske anvendelser

I tidsskriftet august 2010, Zhangs gruppe udgav artiklen "Nanofibre og nanopartikler fra soldugens insektfangende klæbemiddel (Drosera) til cellevedhæftning." Forskerne rapporterede, at naturligt forekommende nanofibre og nanopartikler fra soldugens udskilte klæbemiddel viser en høj kompatibilitet til at fastgøre celler.

Lenaghan bemærker også, at nanofibrene potentielt kan bruges på klæbende bandager for at forbedre sårheling ved at belægge snit med biologiske materialer, der stimulerer celleaktivitet, i stedet for blot at dække et sår med bomuld.

Soldugens klæbemiddel har "Spiderman" kvaliteter. For eksempel, den kan strække sig til en million gange sin normale størrelse. De fleste gummibånd kan kun strække sig til omkring seks gange deres oprindelige længde. Denne bemærkelsesværdige elasticitet gør den klæbende dug, der udskilles fra planten, til et potentielt effektivt valg til belægning af udskiftning af kropsdele, regenererende døende væv, heler sår og forbedrer syntetiske klæbemidler. Materialet er så klæbrigt og elastisk, at det også er økonomisk - mindre end en mikroliter (0,0002 teskefulde) ville dække 25 kvadratmillimeter (ca. 0,04 kvadrattommer).

Zhangs laboratorium samarbejder med Plant Biotechnology Department ved University of Tennessee om at dyrke soldug i afdelingens drivhus, og teamet bruger billedressourcer fra Michigan State University til at observere og registrere dets resultater.

Andre anvendelser

Mens medicinske anvendelser for nanopartikler fortsætter med at udvikle sig, en af ​​de førende anvendelser af nanopartikler i dag er i kosmetik. Nanopartiklerne sikrer, at de mange ingredienser interagerer korrekt for at skabe udjævnende og glødende effekter.

"Vi er blevet kontaktet af adskillige kosmetikfirmaer, der forespørger om vores forskning og dens anvendelser, " sagde Lenaghan.

Soldug og engelsk efeuforskning i Zhangs laboratorium er en del af et voksende felt af "næste generation" materialer, der har en bred tværfaglig indvirkning. Håbet er at erstatte de mange syntetiske produkter, vi bruger dagligt, med naturligt forekommende stoffer.

"I det ideelle scenarie, hvis du havde en brækket knogle, du vil have et stof, der vil nedbrydes biologisk, når dit væv heler omkring det, gør det, der er tilbage til dit materiale, " sagde Lenaghan.

Bliv ikke overrasket, hvis du en dag snart kan købe plaster lavet af soldug.