Che tao to nhen nhan tao - Ich loi trong tuong lai

Mot nhom cac ky su Vien Ky thuat Massachusets - Hoa Ky (MIT) vua xac dinh duoc hai qua trinh vat ly then chot, co duoc tu viec nghien cuu do chac va do ben vo dich cua to nhen, de tien toi hien thuc hoa mot muc tieu can toi no luc lau dai, do la: det duoc to nhen nhan tao.

To nhen nhan tao co the su dung de tao ra cac day chang va gan nhan tao, dung de khau cac vet thuong sau khi phau thuat, may du dung de dap xuong tu tren cao va dung trong ao chong dan. Tuy nhien, cac ky su chi chua thuc hien duoc mot cach de dang nhung cong viec cac con nhen thuc hien.

Trong mot nghien cuu duoc dang trong an ban thang 11 cua tap chi Sinh Hoc Thi Nghiem, giao su che tao co khi Gareth H. McKinley va cac dong nghiep da nghien cuu cach ma cac con nhen det duoc soi to cua chung voi hy vong rang se sao chep lai mot cach nhan tao duoc cach thuc nay o muc co ban.

Giao su McKinley la nguoi dan dau nhom nghien cuu “Dong luc hoc cac chat long phi-Newton” khoa che tao co khi hoc vien MIT. (Mot trong nhung tinh chat quan trong cua cac chat luu la luc ma sat trong giua cac dong chuyen dong. Luc ma sat nay thuong duoc goi la do nhot. Khi ma do nhot phu thuoc vao luc gay ra su truot giua cac dong chuyen dong thi ta goi dong chay do la “phi-Newton ". Con neu nhu do nhot chi phu thuoc vao su chenh lech van toc giua cac dong chay thi ta goi do la dong chay “Newton"). Cac chat long phi-Newton phan ung theo nhung cach rat la va bat ngo boi chung co tinh nhot hay do truot va co suc can tro viec cang duoi cua cac phan tu chat long rat manh me.

To nhen la mot dung dich protein bi bien doi mot cach ro ret trong qua trinh duoc det thanh to. Long trang trung, mot chat long phi-Newton khac, chuyen tu chat nuoc o dang gel sang chat ran giong cao su khi bi nung nong. To nhen, duoc phat hien la, cung chiu nhung bien doi vat ly ma khong the tro lai nhu cu, giong nhu long trang trung.

Do dinh va do nhot cua to nhen

Giao su McKinley va mot sinh vien sau dai hoc Nikola Kojic cua Dai hoc Harvard, MIT Khoa cong nghe va khoa hoc suc khoe, da nghien cuu to cua nhen Nephila clavipes, mot loai nhen det tinh cau to vang co the det ra mot mang nhen rat chac den noi no co the bat duoc nhung con chim nho. O Nam Thai Binh Duong, nguoi ta lam nhung luoi danh ca lay tu to cua loai mang nhen nay.

Cac nha khoa hoc chon nhen to vang boi vi mang nhen cua no co mot do ben rat “ghe gom”. Nhung Ong Kojic da giat minh khi nhin thay con nhen dau tien to bang long ban tay bo ra khoi chiec hop ma ong nhan duoc trong hop thu tu mot nhan vien rat nhiet tinh cua So thu Miami's MetroZoo. (nguoi nhan vien nay kiem nhung con nhen to vang nay tu khu vuon boi vi so thu khong nuoi cac con nhen nay).

Ong noi: “That la hoi dang so. Toi chua bao gio nhin thay mot con nhen to nhu the nay. Toi chua bao gio song giua bat cu thu gi ma co nhung dot chan day long nhu vay”. Nhung sau do, ong nhanh chong lay lai binh tinh va bat dau giai phau phan nho ra co hinh dang va kich thuoc co hat dau tren phan lung nhung con nhen nay, noi chua cac tuyen san xuat ra to va co quan nha to cua nhen.

Cac con nhen thuc chat khong phai quay to (“quay to” la mot dang nghe thuat co xua, keo va xe cac soi bong lai voi nhau de tao thanh chi); ma thay vao do, chung phun ra mot chat gel dac co chua dung dich to. (Mot muong cafe chat gel co the tao nen 10.000 cai mang nhen.) Sau do, chung su dung cac chan sau cung nhu trong luong co the va trong luc de keo dai chat gel thanh cac soi chi manh.

Ong Kojic hut mot luong cuc nho dung dich giong gel tu tuyen chinh san xuat ra to trong bung cua nhen.

Cac nha khoa hoc sau do su dung cac dung cu goi la dung cu do luc toc cuc nho de nghien cuu cac giot nho dung dich to – de kiem tra tinh chat cua chat lieu nay khi bi luc tac dong. Nhom nghien cuu da kiem tra do nhot cua dung dich to nhen bang cach “cat” no hoac dat no giua hai mieng thuy tinh dang di chuyen voi toc do nhanh va kiem tra do dinh cua dung dich to nhen bang cach tach no ra thanh cac soi nho giua hai tam kim loai, giong nhu cach lam keo taffy.

Va cac nha da phat hien ra dieu dieu ky lam cho to nhen ben va chac. Dieu dieu ky do xay ra trong qua trinh to duoc phun ra khoi tuyen san xuat to cua nhen, dai ra thanh soi chi nho va kho di.

Bi quyet de tao ra to nhen chinh la Polymer.

Nhua Plastic, chat Kevlar (su dung trong ao khoac chong dan) va mot so phan cua Tram khong gian quoc te la mot trong so cac vat duoc che tao tu polymer. Protein trong co the chung ta la cac polymer hinh thanh tu cac amino acid. Polymer trong tieng Hy Lap co nghia la “nhieu” va “don vi”, chung la cac chuoi dai cac phan tu nho lien ket lai voi nhau. Chung co the deo hoac cung, hoa tan duoc trong nuoc hoac khong hoa tan duoc, chiu duoc nhiet, hoa chat va rat ben.

Dung dich protein cua to chua 30 den 40% la polymer; phan con lai la nuoc. Tuyen san xuat to cua nhen co kha nang tong hop cac protein co tho lon va “che bien” cac protein do thanh soi to khong hoa tan duoc.

Cac chuoi phan tu dai cua protein to nhen giong nhu cac cong mi spaghetti xoan lai voi nhau. Chung hinh thanh nen mot dung dich deo va dinh nhung du tron de cac phan tu co the truot qua nhau va xoan lai, thong qua tuyen nam tren bung nhen. Khi chat gel chua dung dich to phun ra tu tuyen nay qua mot ong thon, nhon hinh chu S va ra ngoai co the nhen, cac chuoi phan tu protein dai tro nen thang hang va thanh cac giot sen set co do nhot o muc bang hoac hon 500 cSt.

Vi chat long tao ra phun khoi bung nhen qua co quan nha to nen no co tinh chat cua tinh the long. No la mot lien ket cac tho protein kheo leo, giup cac soi to co mot do ben dang ngac nhien.

Trong khi to dan ra va kho lai, no hinh thanh cac cau truc tinh the lam gia tang do ben cho cac soi to. Do do, co the cac chat lieu duoc che tao tu cac hat nano nho se dap ung duoc cach thuc giong nhu vay.

Cung voi cong viec tong hop va phan tich polymer duoc giao su Paula T. Hammond Khoa che tao hoa hoc vien MIT thuc hien, phong thi nghiem cua Giao su McKinley se su dung nhung kien thuc moi ve to nhen de tham gia cung voi Hoc vien MIT trong chuong trinh Soldier Nanotechnologies de tao ra cac loai to co tinh chat giong to nhen thong qua qua trinh che tao polymer.

Giao su McKinley cho biet, “Chung toi rat quan tam den cac chat lieu nhan tao ma co tinh chat giong to nhen. Viec che tao sao cho cac tinh chat cua chat lieu tao to nhan tao the long giong voi tinh chat cua to nhen ngoai doi, co the cuc ky quan trong trong viec giup chung ta co the che tao thanh cong cac chat lieu tong hop moi la voi cac tinh chat co hoc tuong tu tham chi tot hon cac tinh chat co hoc cua to nhen tu nhien”.

Theo ScienceDaily