Нано-камуфляж "хамелеон"

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

В ряде последних публикаций научной команды под руководством Джорджа Баханда (George Bachand Sandia) из National Laboratories Sandia утверждается, что существует возможность - правда, пока лишь в теории, производства синтетических или гибридных материалов с динамическим изменением окраски в тон окружающей среде. По тому же принципу, который действует у рыб.

Статья коллектива учёных из Sandia, изложенная в одном из выпусков профильного журнала Advanced Materials,

описывает принцип работы эффекта "искусственного хамелеона" следующим образом.

Процесс, схожий с изменением цветовой окраски у рыб, использует одну группу разносящих пигменты так называемых "двигательных белков" (motor proteins) в постоянно "включенном" состоянии, в то время как вторая группа двигательных белков "включается" в нужное время в результате сложных биологических процессов. Двигательными, или моторными белками (motor proteins) называют особый, способный к перемещению по подходящей поверхности класс "молекулярных моторов" – важнейших факторов движения живых организмов. То есть, речь о компонентах живых клеток, преобразующих химическую энергию непосредственно в механическое движение. В случае с белковыми молекулярными моторами речь идёт об энергии, высвобождающейся при гидролизе нуклеотида под названием "аденозинтрифосфат" (АТФ), или по-английски Adenosine triphosphate (АТР).

Так вот, результатом процесса взаимодействия этих двух моторных групп является различная степень дисперсии пигментов и результирующее изменение цветовой окраски. Соответственно, при "отключении" процесса пигментации второй группой "моторов" цветовая окраска возвращается в исходное состояние.

 

IT-байки: Нано-камуфляж для практикующих хамелеонов

Для организации процесса переключения моторных белков природа использует достаточно сложные органические "сигнальные сети", которые не так то просто воссоздать. Впрочем в лабораторных условиях учёные решили несколько упростить эту проблему. В качестве "переключателя" команда Бачанда использует в структуре моторных протеинов генетическое включение новой связывающей "пазухи" - что-то вроде стыковочного порта док-станции, где связующим и освобождающим агентом выступают ионы цинка. Связывая, ионы цинка "переключают" белки в положение "выключено". Удаление ионов цинка с помощью дополнительных химических агентов позволяет двигательным белкам возвращаться в исходное состояние. Эффект, по словам учёных, полностью управляем и даже обратим.

IT-байки: Нано-камуфляж для практикующих хамелеонов

В качестве красящего агента учёные предлагают использовать микротрубки на базе модифицированного биотина (витамин Н, C10H16N2O3S), "покрытого" наноскопическими "квантовыми точками" из групп атомов белка стрептавидина (streptavidin). Белок этот, в свою очередь, обладает уникальным свойством излучения света, при этом частота излучения обуславливается размером этих самых "квантовых точек". Несмотря на то что функционирование "точек" совсем не похоже на принцип работы пигментирующих кристаллов – хотя бы потому что "точки" не излучают свет с длиной волны его поглощения, в целом "точки" способны выполнять схожие окрашивающие функции, ибо суммарно такая биологическая система попросту отражает входящее излучение. Что, собственно, и требуется для создания эффекта мимикрии.

На практике учёным уже удалось создать этакую инвертированную сотовую структуру, где двигательные белки в действительности ничего не двигают, а вместо этого "пошевеливают" белково-модифицированными "хвостиками" по стеклянной подложке. В свою очередь микротрубки – цилиндрические белковые волоконца, взамен формирования стационарного сетчатого "скелета" клеток, как это наблюдается у рыб, начинают виться под воздействием моторных белков – как толпа на рок-концерте, которая колышется с зажигалками в ритм мелодии, или как раскручивается пожарный шланг под напором воды.

Под воздействием моторных белков микротрубки также начинают процесс "слипания" и скручивания, в результате чего формируются стабильные кольца диаметром до пяти микрон. Сплочённые таким образом "квантовые точки" (в эксперименте - на основе селенида кадмия), способны частично перекрыть определённую часть видимого цветового спектра. Когда механическое скручивание колец приводит к их разрыву, раздробленные сегменты затем "растаскиваются" ближайшими моторными белками до полной разборки колец. Учёные особенно подчёркивают, что оба крайних состояния – свободные микротрубки и кольца, а также оба процесса - формирование и разрушение колец, могут быть также реверсивно управляемы.

IT-байки: Нано-камуфляж для практикующих хамелеонов"Наш процесс полностью копирует принцип мимикрии у рыб", говорит Джордж Бачанд. "По сути, как и у рыб, мы производим переход между рассеянным и насыщенным состояниями частиц, и именно поэтому становится возможным изменение цвета. Таким образом, необходимая научная база идеи уже сформулирована, теперь дело за материаловедением, можно начинать работы по разработке реальных приложений".

Интересно также отметить, что предыдущая реализация идеи использовала для управления процессом только регулирование активности "моторов" за счёт подачи "топлива": чем меньше питания, тем медленнее процесс. На данном этапе развития идеи процесс переключения полностью независим от питания, вплоть до обратимой "заморозки" моторного белка.

Rambler's Top100
Casino Bonus at bet365 uk