Biomimikrija – 7 pametnih tehnologija inspiriranih prirodom

Inspiriranje prirodom za rješavanje ljudskih problema ideja je biomimikrije ili biomimetike. Tijekom vremena, evolucija je dovela do nevjerojatnog razvoja, od mašinerije fotosinteze u biljkama do ljudskog oka. Koristeći prirodne zakonitosti, znanstvenici su razvili tehnologije koje pokušavaju oponašati neke od životnih jedinstvenih inovacija života.

Glatka koža morskog psaMorski psi, nečujni predatori iz dubine, mogu biti korisni američkoj mornarici. Koža morskog psa sadrži glatke ljuskice nalik zubima, a izrađene su od tvrdog materijala pod nazivom dentin. Studije su pokazale kako ljuskice stvaraju male vrtloge koji smanjuju otpor vode. Koža morskog psa također sprečava naseljavanje priljepaka i ostalih školjkastih organizma, pojavu poznatu po nazivu bio-obraštaj (prema procjenama znanstvenika ljepljiva bića koštaju mornaricu najmanje 50 milijuna dolara svake godine). Ljuskice se stalno pomiču, što ograničava površinu na koju bi se morski autostoper želio udomaćiti.

Istraživači u Njemačkoj razvili su umjetnu kožu morskog psa napravljenu od elastičnog silikona koji prema testovima smanjuje bio-obraštaj za 67 posto. Američka mornarica je financirala rad za razvoj sličnog premaza odbijajućeg za organizme.

Crvi koji se hvataju za tkivoNova tehnika za pričvršćivanje presadnica kože koja se koristi za liječenje rana ili opeklina, inspirirana je parazitskim crvima. Crv bodljikave glave Pomphorhynchus laevis probija utrobu svojih domaćina s oštrom kralježnicom, a zatim napuhuje svoju kaktusoliku glavu unutar tkiva kako bi se priljubio.

Isto tako, ljepljiva presadnica kože sastoji se od sitnih iglica čiji dijelovi nabubre u dodiru s vodom, držeći presadnicu na mjestu. Materijal je tri puta jači nego kirurški šavovi, kažu znanstvenici.

Izum Velcro-a, čičak trake Velcro je sveprisutan ovih dana, može se pronaći na svemu, od astronautskog odijela do dječjih cipela. Ljepljivi materijal zapravo je inspiriran načinom na koji se biljka prilijepi na

psa. Godine 1941., švicarski inženjer George de Mestral pogledao je sitne čičke pod mikroskopom i primijetio da sadrže stotine malih kuka koji bi se mogli uhvatiti na kosu ili odjeću. Na temelju promatranja, razvio je materijal i nazvao ga Velcro, od francuske riječi "velours", što znači baršun, i "crochet", što znači kuka.

Sjaj leptirovih krilaZnanstvenici koji razvijaju zaslone u boji crpe inspiraciju iz neočekivanog izvora: leptirovih krila. Qualcommova MEMS tehnologija stvorila je prvi full-color, video-friendly prototip e-čitača na temelju sjaja leptirovih krila na svjetlosti. Zaslon, poznat kao Mirasol, radi refleksiju svjetla, umjesto emitiranja svjetlosti iza zaslona kao što rade LCD monitori. Tekst na novom tipu zaslona može se čitati na jakom suncu i dulji je vijek trajanja baterije.

Žedne bubeNamibijska pustinjska buba ima pametan način za preživljavanje u svojem sasušenom staništu. Skuplja vodu kondenzirajući kapljice magle na grebenu svojih leđa.

Istraživači s Massachusetts Institute of Technology razvili su neravan materijal napravljen od stakla i plastike koji oponaša leđa bube. Taj materijal se može koristiti za prikupljanje vode i drugih tekućina ili izgradnju rashladnih uređaja, rekli su znanstvenici. Američki vojni dužnosnici smatraju kako bi materijal mogao biti koristan za čišćenje izlijevanja otrovnih tvari.

Macaklinov stisakMacaklin može hodati uz zidove i stropove jer im stopala sadrže guste dlačice, tanje od ljudske kose, koje završavaju u čupercima od sitnih vlakana nazvanih spatule. U fazi razvoja je novo ljepilo koje oponaša kako macaklin prilijepi stopala i oslobađa ih od površine. Izrađeno od milijun plastičnih vlakana, ljepilo može podržati gotovo pola kilograma težine i materijal postaje još jači uz uporabu. Moguće primjene su u penjačkoj opremi i medicinskim aparatima.

Snaga paukove svileČak i bez stripova o Spider-Manu, paukova svila je poznata kao jedan od najjačih prirodnih materijala - pet puta je jača od čelika po težini. Svila je i rastezljiva i lagana. Mora biti ljepljiva na nekim mjestima kako bi uhvatila plijen i neljepljiva na drugim, tako da pauk može prelaziti preko nje.

Znanstvenici su stvorili medicinski proizvod koji oponaša tu pojavu: fleksibilna traka koja se može lako odstraniti s rane bez oštećenja podnog tkiva. Ljepljivi materijal mogao bi biti koristan za pričvršćivanje cijevi ili senzora na osjetljivu kožu dojenčadi i starijih osoba. Tradicionalna medicinska traka je izrađena primjenom ljepljive tvari na tanki prateći materijal. Da bi napravili traku nadahnutom svilom, znanstvenici su prvo nanijeli silicijski sloj na prateći materijal, a zatim su koristili laser za graviranje rešetkastog uzorka na silicij. Rešetka čini neke dijelove materijala ljepljivim i ostale dijelove neljepljivim, baš kao i paukova mreža.

Vidimo kako je važnost biomimikrije u tome da je priroda riješila veliki broj problema s kojima se moderno društvo susreće u današnje vrijeme. Nakon milijarda godina evolucije i istraživanja, priroda je došla do vrhunskih rješenja koje pronalazimo svuda oko nas. Flora i fauna su pronašle funkcionalna i održiva rješenja. Čovjeku jedino preostaje da uči od mudrije prirode. 

Izvor: Live Science

U ranim jutarnjim satima prošlog ljeta, u laboratoriju na Harvardu, jedan je insekt napravio svoj prvi let. Veličine pola spajalice, težine manje od jedne desetine grama, mali je insekt odskočio nekoliko puta, vinuo se lagano u zrak te se brzo zaletio kroz zrak.

„Bio sam jako uzbuđen, nisam mogao spavati“, prisjetio se Chirarattananon, jedan od glavnih autora članka objavljenog u znanstvenom časopisu Science.

Demonstracija prvog kontroliranog leta robota veličine insekta predstavlja vrhunac desetljetnog rada kojeg su vodili znanstvenici s Fakulteta inženjerstva i primijenjene znanosti na Harvardu te znanstvenici s Instituta Wyss za biološki inženjering na Harvardu.

„Na tome sam radio zadnjih 12 godina“, rekao je Robert J. Wood, profesor na Fakultetu za inženjerstvo i primijenjene znanosti na Harvardu te glavni znanstvenik na projektu RoboBee kojeg je potpomogao Nacionalni fond za znanstvena istraživanja.

Svojom milimetarskom anatomskom građom, dvama minijaturnim i tankim krilcima koja se preklope čak 120 puta u sekundi ovaj maleni robot predstavlja potpunu inovaciju na području mikromanufakture.

„Svako smo rješenje morali rješavati posebno“, objasnio je Woods. „Kad bi napravili jedan dio koji bi radio, kod sljedećeg bi se pojavilo pet novih problema“.

Mali robot pomiče krila uz pomoć piezoelektričnog aktuatora, keramičke pločice koja se širi i kontrahira kad na nju djeluje električno polje, a osjetljivi kontrolni sustav šalje naredbe za rotacijske pokrete u krilima.

Male promjene u zračnoj struji mogu imati veliki utjecaj na dinamiku leta pa je zadaća kontrolnog sustava da reagira što prije kako bi robot ostao stabilan.

Umjesto teške ručne izrade, Woodsov tim radi dio po dio što mu omogućuje upotrebu čvršćih materijala u novim kombinacijama poboljšavajući time preciznost svakog uređaja.

„Sad smo u stanju vrlo brzo proizvesti pouzdane prototipove koji nam omogućuju da ih testiramo nešto agresivnije“, izjavio je jedan od znanstvenika Kevin Y. Ma i dodao da je tim znanstvenika već ispitao 20 prototipova u posljednjih šest mjeseci.

Primjena projekta RoboBee mogla bi uključivati promatranje okoliša, operacije traženja i spašavanja, oprašivanje biljaka, proizvodnju raznih tehnologija i komponenata. Na primjer, RoboBee bi mogao omogućiti proizvodnju novih kompleksnih medicinskih uređaja. Ured za razvoj tehnologija na Harvardu već je u procesu pregovora za komercijalizaciju nekih od spomenutih tehnologija.

„Rješavati stvarne probleme uz pomoć biologije ono je na što cilja institut Wyss“, rekao je Don Ingber, direktor Wyss-a. „Ovaj je izum predivan primjer rada znanstvenika i inženjera iz raznih područja ujedinjenih kako bi napravili istraživanje nadahnuto prirodom koje može dovesti do velikih tehničkih inovacija“.

No tu nije kraj projektu. „Sad kad imamo ovaj jedinstveni robot, moramo još napraviti na desetke istraživanja uključujući agresivnije kontrolne naredbe i slijetanje“, rekao je Woods.

Budući da su prototipovi još uvijek kablom vezani za izvor energije i računalo, sljedeći je korak integracija radova na mozgu pčele i izvoru energije, a sve kako bi robot postao potpuno samostalan i kretao se bežično.

„Pčele u prirodi izvode neke od najčudesnijih akrobacija koristeći samo svoje male mozgove“, rekao je koautor članka Sawyer B.Fuller. „Njihove sposobnosti nadilaze ono što mi možemo činiti s našim robotom, tako da je naš cilj bolje upoznati njihovu građu i funkcioniranje te ta saznanja primijeniti na naš rad“.

„Ovaj projekt snažan je izvor motivacije za znanstvenike i inženjere na raznim sveučilištima kako bi radili manje baterije i učinkovitije kontrolne sustave te izrađivali lakše materijale“, izjavio je Woods. „Vjerojatno ne očekujete da biolozi i inženjeri rade zajedno. Imaju li oni uopće išta zajedničko? Pa, i inženjeri i biolozi vole rješavati jako teške probleme.“

„Želim stvoriti nešto što svijet dosad nije vidio“ dodao je Ma. „Veliko je uzbuđenje pomicati granice onog što mislimo da možemo učiniti, granice ljudske genijalnosti“.

Izvor: Harvard University

Morski konjic se može pronaći i u Jadranskom moru. Neobičnost ovog morskog stvorenja je ta da je mužjak onaj koji nosi i rađa mlade. Ženka morskog konjica položi oko 200 jaja kod mužjaka u otvor na trbuhu, a on ih čuva dok se mladunci ne izlegu. Kad naiđe neka opasnost mladunci se brzo vraćaju u mužjakov otvor na trbuhu gdje su sigurni. Nakon perioda njihovog razvoja iz mužjakove torbe se rađaju živi mladunci koji napuštaju mjesto rođenja već dobro razvijeni.

Rep morskog konjica može se stisnuti na oko pola svoje veličine prije nego što dođe do trajnih oštećenja, otkrili su inženjeri Sveučilišta u Kaliforniji. Rep je izuzetno fleksibilan zbog svoje strukture, sastavljene od koščatih oklopnih ploča koje klize jedna uz drugu. Istraživači se nadaju kako će koristeći sličnu strukturu stvoriti fleksibilnu robotsku ruku opremljenu mišićima izrađenih od polimera i koja se može koristiti u medicinskim uređajima, podvodnim istraživanjima te otkrivanju bombi i detonaciji bez pomoći ljudskog faktora. Inženjeri Sveučilišta u Kaliforniji, predvođeni profesorima znanosti o materijalima Joannom McKittrick i Marcom Meyersom, objavili su nalaze u časopisu Acta Biomaterialia.

"Proučavanje prirodnih materijala može dovesti do stvaranja novih i jedinstvenih materijala i konstrukcija inspiriranih prirodom koje su jače, tvrđe, lakše i fleksibilnije", rekla je McKittrick, profesorica na Jacobs School of Engineering, Sveučilišta u Kaliforniji.

McKittrick i Meyers tražili su bioinspiraciju pregledavajući oklop mnogih drugih životinja, uključujući i pasance, aligatore i ljuske raznih riba. Ovaj put, posebno su tražili životinju koja je dovoljno fleksibilna za razvoj dizajna robotske ruke.

"Rep morskom konjicu predstavlja spas jer omogućuje životinji da se usidri na koralje ili alge

i tako sakrije od predatora“, rekao je Michael Porter, student doktorskog studija na Jacobs School of Engineering. "Ali nitko nije promatrao rep i kosti morskog konjica kao oklop."

Većina grabežljivaca morskog konjica, uključujući morske kornjače, rakove i ptice, hvataju životinje tako da ih drobe. Inženjeri su željeli vidjeti ponašaju li se ploče u repu kao oklop. Istraživači su uzeli segmente repova morskih konjica te ih komprimirali iz različitih kutova. Otkrili su da se rep mogao stisnuti za gotovo 50 posto svoje izvorne širine prije nego što je došlo do trajnog oštećenja. To je zato što je vezivno tkivo između koštanih ploča repa i stražnjih mišića nosilo većinu tereta premještanja. Čak i kad je rep bio stisnut za čak 60 posto, kralježnica morskog konjica je zaštićena od trajnog oštećenja.

Istraživačka skupina znanstvenice McKittrick i znanstvenika Meyersa koristi jedinstvenu tehniku koja primjenjuje niz kemikalija na materijale kako bi ih oslobodile proteinskih ili mineralnih komponenti. To im omogućuje bolje proučavanje strukture i svojstava materijala. Nakon tretiranja kemikalijama koščatih ploča u repu morskog konjica, otkrili su da je postotak minerala u pločama bio relativno nizak, 40 posto, u usporedbi sa 65 posto u kravljoj kosti. Pločice su također sadržale 27 posto organskih spojeva, uglavnom proteina, i 33 posto vode. Tvrdoća ploče je varirala. Grebeni su bili najteži, vjerojatno za zaštitu u slučaju udaraca, bili su oko 40 posto teži od poroznih utora.

Rep morskog konjica obično se sastoji od 36 četvrtastih dijelova, a svaki se sastoji od četiri kutne ploče u obliku slova „L“ koji se progresivno smanjivao uzduž repa. Ploče su slobodno klizile i okretale se. Klizni zglobovi su omogućavali košćatim pločama klizanje jedne prema drugoj. Okretni zglobovi su slični kuglastom zglobu, s tri stupnja slobode vrtnje. Ploče su spojene s kralješcima pomoću debelih slojeva kolagenskog vezivnog tkiva. Zglobovi između pločica i kralježaka su iznimno fleksibilni s gotovo šest stupnjeva slobode.

"Sve se u biologiji svodi na strukture", kazao je Porter.

Sljedeći korak je korištenje 3D ispisa za stvaranje umjetnih koščatih ploča, koje bi onda trebale biti opremljene polimerima za djelovanje poput mišića. Krajnji cilj je izgraditi robotsku ruku koja će biti jedinstveni hibrid između tvrdih i mekih robotskih uređaja. Fleksibilna, ali robusna robotska hvataljka može se koristiti za medicinske uređaje, podvodna istraživanja te za otkrivanje bombi i detonacije bez pomoći ljudskog faktora. Zaštićena, fleksibilna ruka bila bi u stanju dohvatiti razne objekte različitih oblika i veličina.

Izvor: Jacobs School of Engineering

Novo istraživanje brzog i preciznog leta ptica kroz guste šume moglo bi dovesti do napretka u robotici i tehnologiji autopilota. Istraživanje je predstavljeno na godišnjoj konferenciji Društva za eksperimentalnu biologiju u Glasgowu početkom srpnja 2011.

Znanstvenici s Harvardskog sveučilišta trenirali su golubove da lete kroz umjetnu šumu s malom kamerom pričvršćenom na glavi, davajući im tako ptičju perspektivu. „Pričvršćivanjem kamere za glavu ptice, kao i snimanje ptice s obje strane dok leti, možemo rekonstruirati točno što ptica vidi i kako se kreće“, rekao je dr.sc. Huai-Ti Lin, voditelj istraživanja koji ima posebno razumijevanje dinamike leta, budući da je i sam pilot aviona na daljinsko upravljanje.

Metode koje golubovi upotrebljavaju za navigaciju kroz zahtjevnu okolinu mogu se upotrijebiti za razvoj tehnologije autopilota. Budući da golubovi imaju panoramski vid i široko vidno polje vrlo su pogodni za ovaj zadatak jer im takav vid omogućava primjećivanje prepreka s obje strane. Vid mogu stabilizirati i brzo mijenjati poglede pomoću male i brze kretnje glave koja se naziva sakada glave.

Istraživači su također pokazali da ptice posjeduju i druge vještine koje bi mogle biti važne za strojeve koji koriste autopilot, primjerice sposobnost odabira najkraće rute. "To je vrlo učinkovit način za prolazak kroz šumu jer odabirom najkraćeg puta ptica potroši manje energije i brže dolazi do svojeg odredišta." rekao je Lin. "Zanimljivo je i da golubovi iz šume izlaze krećući se u istom smjeru kojim su i ušli, bez obzira na stranputice u šumi."

Pri upotrebi robota ili bespilotnih letjelica neprocjenjivo bi bilo samo moći osigurati koordinate odredišta bez detaljnih podataka o mogućim zaprekama koje bi se mogle naći na putu. "Kada bismo mogli razviti tehnologiju, koja se temelji na istim metodama koje ptice koriste, mogli bismo prepustiti kretanje robotu bez unošenja daljnjih podataka." zaključio je Huai-Ti Lin.

Izvor: Society for Experimental Biology 

Znanstvenici s Tehnološkog instituta u Georgiji razvili su, koristeći bihevioralne obrasce zavaravanja koje primjenjuju ptice i vjeverice, robote koji raspolažu sa sposobnošću zavaravanja, odnosno obmanjivanja jedni drugih. Istraživanje je financirao Office of Naval Research i provedeno je pod vodstvom profesora Ronalda Arkina koji sugerira da bi korištenje ovih novih sposobnosti kod robota mogla u budućnosti biti implementirana u vojne svrhe. Istraživanje je spomenuto u izdanju časopisa “IEEE Inteligent Systems“.

Arkin i njegova ekipa su iz rezultata prethodnih bioloških istraživanja naučili da vjeverice sakupljaju žireve te ih potom spremaju na specifične lokacije. Životinja poslije obilazi svoja skrivena skrovišta, rutinski se krećući između istih i neprestano ih provjeravajući. U slučaju kada se pojavi druga vjeverica s namjerom da dođe do hrane spremljene u skrovištu, prva zbog prijetnje brzo mijenja obrazac ponašanja. Želeći zaštititi svoje zalihe hrane, vjeverica počinje obilaziti prazna skrovišta, pokušavajući tako zavarati svoga protivnika.

Arkin i Jaeeun Shim, njegov student na doktorskom studiju, su implementirali istu strategiju u robotski model i izvršili demonstraciju. Zavaravanje je zaista uspjelo. Robot sa zadaćom zavaravanja je svojim ponašanjem usmjeravao drugog robota “predatora“ prema lažnim lokacijama, čime je značajno produžen period pronalaska pravih lokacija.

„Primjena ovakvih sposobnosti kod robota mogla bi se uspješno koristiti u situacijama gdje je njihova zadaća čuvanja municije i naoružanja te drugih vojnih zaliha na bojnom polju.“ govori Arkin, istaknuti profesor na Georgia Tech School of Interactive Computing. „U slučaju prisutnosti neprijateljskih faktora, robot bi izmijenio svoju strategiju patroliranja kako bi zavarao ljude ili druge robote s ciljem “kupovanja vremena“ dok se ne pojavi pojačanje.“

Arkin i njegov student Justin Davis su također izveli i simulaciju baziranu na obrascima zavaravanja koje primjenjuju ptice. U Izraelu, Arapski drozdovi koji se nađu u opasnosti od napada se često udružuju s drugim pticama i počinju, prvo kroz glasnu vokalizaciju, a kasnije, ako je potrebno letenjem i kruženjem, uznemiravati predatora. Ovaj potez stvara takvu zbrku da predator naposljetku odustaje od napada i odlazi.

Arkinov tim je u simulaciji istraživao doprinosi li taktika zavaravanja koju izvodi drozd boljim izgledima njegovog preživljavanja, ukoliko isti stvori privid svoje veće snage. Izvedena simulacija, bazirana na biološkim modelima nepoštenja i “načelu hendikepa“, pokazuje da je obmana najbolja strategija kada nekolicina izvršitelja obmane, djelujući zajedno, povećava brojnost skupine do minimalne veličine potrebne da se izazove frustriranost zbog koje predator na kraju odustaje od svog prvobitnog nauma, odnosno napada. Arkin tvrdi da je potencijalna nagrada koju donosi uspješna obmana, a to je odbijanje napada predatora, ponekad veća za izvršitelje obmanjivanja od mogućnosti da neki od njih budu uhvaćeni.

„U vojnim operacijama, robot koji se nađe u opasnosti može, iako nema realne mogućnosti da se sam zaštiti, korištenjem odgovarajuće tehnike zavaravanja, stvoriti prividnu sposobnost uspješnog pariranja svojim potencijalnim protivnicima.“ kaže Arkin. „Stvarni prikaz sposobnosti kojima robot raspolaže značio bi rizik od njegovog zarobljavanja ili uništenja. Zavaravanje, ukoliko se koristi na pravi način i u pravo vrijeme, bi moglo eliminirati ili smanjiti tu prijetnju.“

Od Trojanskog konja do Dana D, obmanjivanje je uvijek imalo vrlo važnu ulogu u ratnim vremenima. Zapravo, američka vojska ima cijeli priručnik posvećen tehnikama obmane i njenoj primjeni na bojištu. No Arkin je prvi koji priznaje da postoje ozbiljna moralna pitanja u kontekstu primjene robota sa sposobnošću zavaravanja protiv ljudi.

„U slučaju curenja ideja i rezultata ovog istraživanja izvan vojne domene, pojavljuju se ozbiljne moralne dvojbe.“ kaže Arkin. „Mi snažno podupiremo daljnju raspravu po pitanju budućeg nastavka i primjene istraživanja koja se provode s ciljem implementacije raznih tehnika zavaravanja u robote i druge inteligentne uređaje.“

Ovo nije prvi puta da Arkin radi u ovom području. Naime, u 2010. godini, on i kolega Alan Wagner s Georgia Tech Research Institute istraživali su kako roboti mogu koristiti razne bihevioralne obrasce obmanjivanja u skrivanju od ljudi ili drugih inteligentnih uređaja.

Ponašajno-upravljana robotika (Behaviour Based Robotics-BBR) je kao koncept predstavljena sredinom 1980-ih godina, ponajviše kroz rad Rodneyja Brooksa te za razliku od AI (Artificial Inteligence) koncepta, pristupa inteligenciji na drugačiji način. BBR spaja područja umjetne inteligencije, inženjeringa i kognitivne znanosti.

 Ponašajno-upravljani pristup je metodologija za dizajniranje autonomnih sustava i robota, odnosno vrsta arhitekture inteligentnih sustava. Arhitekture omogućavaju strukturu i nameću ograničenja u načinu kako se problemi robotske kontrole rješavaju.

Ponašajno-upravljana metodologija nalaže generalnu, biološki inspiriranu, uzlaznu “bottom-up“ filozofiju, omogućavajući tako određenu slobodu interpretacije. Njezin je cilj razvoj metoda za kontroliranje umjetnih sustava i, korištenjem robotike, oblikovanje te bolje razumijevanje bioloških sustava.

Izvor: Georgia Tech

Dok pauci upotrebljavaju svoju svilenu nit kako bi sebi uhvatili ručak, istraživači u OSA (Optical Society) istražuju kako je upotrijebiti kako bi napravili biorazgradivu tehnologiju. Svila koju koriste pauci kako bi pleli svoje mreže je jedna od najjačih prirodnih vlakana, 

biorazgradiva te najvažnije, obnovljivi je izvor prirodnog materijala. Naime, nova su istraživanja pokazala kako je prirodna svila dobra ekološka alternativa za manipulaciju svijetlom, kao što se to sada čini kroz staklo ili optičke kabele načinjene od plastike. Uporabom svile istraživači se nadaju doći do novih načina izrade tehnologija koje upotrebljavaju lom svijetla kao što laseri ili fotonički čipovi.

Dva tima fizičara provela su neovisna istraživanja potencijalne fotoničke uporabe ovog materijala. Tim istraživača na čelu s biomedicinskim inženjerom Fiorenzom Omenottom iz Sveučilišta Tuft iz Bostona istražio je mogućnosti izrade proteinskih preparata koji bi mogli koristiti optička svojstva paučje svile kako bi napravili ugradbene senzore i druga biotehnološka sučelja. Drugi tim na čelu s Nolwennom Hubyjem iz CNRS Instituta fizičara iz Rennesa, Francuska, govori o svojstvu paukove svile da provodi svijetlo kroz fotonske čipove, tj. tehnologiji za koju se nadaju da bi mogla biti izvorište biosenzorima baziranima na svili i medicinskim uređajima koji bi se upotrebljavali unutar našeg tijela.

Ugradbeni uređaji zasnovani na sviliKako bi iskoristili optička svojstva svile, Omenettov tim razvija materijale bazirane na svili koji izgledaju kao da su plastični, no zadržavaju optička svojstva paukove svile. Jedna od prednosti ovog materijala jest da je razgradiv i da ga ljudsko tijelo može apsorbirati. Tako se primjerice može upotrijebiti u izradi senzora koji će biti umetnut na mjesto napukle kosti kako bi se pratilo zarastanje kosti i zatim ga se naprosto pustilo da ga tijelo razgradi. Omenettov tim istražuje širok raspon uporabe ovog materijala, od osnovnog do komercijalnog i ne samo u području ugradbene optike. Također istražuje mogućnosti uporabe svile za ugradnju tehnoloških komponenata u živo tkivo. Njegov je tim nedavno osvojio nagradu INSPIRE (Nadahnuće) odobrenu od Nacionalne zaklade za znanost.

Lom svijetla sa pravom svilomHubyjev tim se, za razliku od Omenettovog, usredotočio isključivo na optička svojstva paukove svile kako bi pronašli ekološki način manipulacije svijetla unutar fotoničkih čipova. Kao vodič svijetla svila djeluje slično kao češće korištena staklena mikrovlakna koje prenose svijetlo u čipu. Za razliku od staklenih mikrovlakana koja se moraju zagrijati na određenu temperaturu i čiji je proces izrade skup, svilena paučja vlakna dolaze u obliku spremnim za uporabu i nisu potrebne skupe dodatne prerade. Integrirajući paučju svilu istraživači su otkrili kako svila djeluje ne samo šireći svijetlo, već ga može i usmjeravati i vezati za određene dijelove čipa. Huby se nada kako će njegov rad doprinijeti stvaranju biosenzora koji će detektirati prisustvo nekih molekula ili aktivnost nekog proteina. Primjerice, kako bi svjetlosni valovi prolazili kroz uzorke krvi, molekule bi promijenile svojstva svjetlosnih valova koje bi liječnici mogli mjeriti i opažati.

Oba tima se nadaju kako će njihova otkrića pomoći razvitku ekološki prihvatljivije tehnologije i nadaju se danjim istraživanjima ovog nevjerojatnog prirodnog materijala. „Volim misliti kako smo bacili velik kamen u jezero nadajući se kako će se valovi nastaviti“, kaže za kraj Omenetto.

Izvor: Optical Society of America