Örümcek Adam’dan Alınan İlhamla Ağ Atma Teknolojisi Gerçek Oluyor!

Örümcek Adam‘ın ağ atma yeteneği, Tufts Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından gerçekleştirildi. Sıvı bir malzeme iğneden fırlatılıyor, anında iplikçik haline gelip nesnelere yapışarak onları kaldırabiliyor. Bu yeni teknoloji, ileride birçok farklı alanda kullanılabilir.

İpek Fibroinden Ağ Atma Teknolojisi

Örümcek Adam çizgi romanlarını veya filmlerini izleyen her çocuk, bileğinden ağ atmanın, sokaklarda uçmanın ve kötüleri yakalamanın nasıl bir şey olduğunu hayal etmiştir. Tufts Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bu hayali senaryoyu ciddiye alarak, sıvı bir malzemenin iğneden fırlatılıp anında iplikçik haline geldiği ve nesnelere yapışarak onları kaldırabildiği ilk ağ atma teknolojisini yarattı. Örümcek Adam‘ın ağ atma yeteneği artık hayal değil.

Bu yapışkan iplikçikler, Tufts Üniversitesi Silklab’da ipek böceği kozasından üretiliyor. Kozalar bir solüsyonda kaynatılıyor ve fibroin adı verilen yapı taşı proteinlerine ayrıştırılıyor. İpek fibroin çözeltisi, dar delikli iğnelerden ekstrüde edilerek, doğru katkı maddeleriyle havaya maruz kaldığında katılaşan bir akıntı oluşturuyor.

Doğa, ipek iplikçiklerini ağlar ve kozalar oluşturmak için kullanma konusunda orijinal ilham kaynağıdır. Örümcekler, karıncalar, eşek arıları, arılar, kelebekler, güveler, böcekler ve hatta sinekler yaşam döngülerinin bir noktasında ipek üretebilirler.

Silklab, doğadan ilham alarak, su altında çalışan güçlü yapıştırıcılar, hemen hemen her yüzeye uygulanabilen basılabilir sensörler, ürünlerin raf ömrünü uzatan yenilebilir kaplamalar, güneş pillerinin verimliliğini önemli ölçüde artırabilecek ışık toplayan bir malzeme ve daha sürdürülebilir mikroçip üretim yöntemleri yapmak için ipek fibroini kullanmada öncülük ediyor.

Bununla birlikte, ipek bazlı malzemelerle önemli ilerlemeler kaydetmelerine rağmen, araştırmacılar henüz ördükleri ipliklerin sertliğini, esnekliğini ve yapışkan özelliklerini kontrol edebilen örümceklerin ustalığını tekrarlayamamışlardı. Bu yeni teknoloji, Örümcek Adam gibi ağ atma konusunda önemli bir adım.

Bir atılım tamamen tesadüfen gerçekleşti. Tufts Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olan Marco Lo Presti, “İpek fibroin kullanarak son derece güçlü yapıştırıcılar yapmaya yönelik bir proje üzerinde çalışıyordum ve cam eşyalarımı asetonla temizlerken camın dibinde ağ benzeri bir malzeme oluştuğunu fark ettim” dedi.

Doğadan İlham Alan Ağ Atma Mekanizması

Bu tesadüfi keşif, örümcek ipliklerini kopyalamak için çeşitli mühendislik zorluklarının üstesinden geldi. İpek fibroin çözeltileri, etanol veya aseton gibi organik çözücülere maruz kaldığında saatler içinde yavaşça yarı katı bir hidrojel oluşturabilir, ancak yapıştırıcıların yapımında kullanılan dopaminin varlığı, katılaşma sürecinin neredeyse anında gerçekleşmesini sağladı. Örümcek Adam‘ın ağ atma yeteneği gibi, bu teknoloji de hızlı bir şekilde katılaşan iplikler üretiyor.

Organik çözücü yıkama hızlı bir şekilde karıştırıldığında, ipek çözeltisi hızla yüksek gerilme mukavemeti ve yapışkanlığa sahip iplikçikler oluşturdu. Dopamin ve polimerleri, midyelerin yüzeylere sıkıca yapışan iplikçikler oluşturmak için kullandığı kimyayı kullanır. Örümcek Adam gibi, bu iplikçikler de hedeflerine yapışır.

Bir sonraki adım, iplikçikleri havada döndürmekti. Araştırmacılar, ipek fibroin çözeltisine, görünüşe göre ipekten suyu çekerek sıvıdan katıya geçişi hızlandıran dopamin eklediler. Koaksiyel bir iğneden vurulduğunda, ince bir ipek çözeltisi akışı, katılaşmayı tetikleyen bir aseton tabakasıyla çevrelenir. Aseton havada buharlaşarak temas ettiği herhangi bir nesneye bağlı bir iplikçik bırakır. Bu, Örümcek Adam’ın ağ atma yeteneğini taklit ediyor.

Araştırmacılar, ipek fibroin-dopamin çözeltisini, iplikçiklere 200 kata kadar daha fazla çekme dayanımı sağlayan böcek dış iskeletlerinin bir türevi olan kitosan ve yapışkanlıklarını yaklaşık 18 kat artıran borat tamponu ile geliştirdiler. İplikçiklerin çapı, iğnenin deliğine bağlı olarak bir insan saçının çapından yaklaşık yarım milimetreye kadar değişebilir. Örümcek Adam‘ın ağları gibi, bu iplikçikler de farklı kalınlıklarda olabilir.

Cihaz, çeşitli koşullar altında kendi ağırlığının 80 katından fazla nesneleri alabilen iplikçikler atabilir. Araştırmacılar bunu bir koza, çelik bir cıvata, su üzerinde yüzen bir laboratuvar tüpü, kuma kısmen gömülü bir neşter ve yaklaşık 12 santimetre mesafeden bir tahta blok alarak gösterdiler. Örümcek Adam gibi, bu teknoloji de nesneleri uzaktan yakalayabilir.

Lo Presti, “Doğaya bakarsanız, örümceklerin ağlarını atamadıklarını görürsünüz. Genellikle ipeği bezlerinden çıkarırlar, fiziksel olarak bir yüzeye temas ederler ve ağlarını oluşturmak için çizgileri çizerler. Biz bir cihazdan bir iplikçik atmanın, ardından bir nesneye yapışmanın ve onu uzaktan almanın bir yolunu gösteriyoruz. Bu çalışmayı biyo-esinlenmiş bir malzeme olarak sunmaktansa, aslında bir süper kahramandan ilham alan bir malzeme.” dedi. Örümcek Adam‘dan ilham alan bu teknoloji, ağ atma konusunda yeni bir çığır açıyor.

Örümcek Adam Teknolojisinin Geleceği

Doğal örümcek ipeği, bu çalışmadaki insan yapımı iplikçiklerden hala yaklaşık 1.000 kat daha güçlü. Ancak biraz hayal gücü ve mühendislikle, yenilik gelişmeye devam edecek ve çeşitli teknolojik uygulamaların yolunu açacaktır. Örümcek Adam gibi ağ atma yeteneği, gelecekte birçok alanda kullanılabilir.

Tufts Üniversitesi’nde Frank C. Doble Mühendislik Profesörü ve Silklab direktörü Fiorenzo Omenetto, “Bilim insanları ve mühendisler olarak, hayal gücü ve pratik arasındaki sınırı aşıyoruz. Bütün sihir orada oluyor” dedi. “Doğadan ilham alabiliriz. Çizgi romanlardan ve bilim kurgudan ilham alabiliriz. Bu durumda, ipek malzememizi doğanın başlangıçta tasarladığı ve çizgi roman yazarlarının hayal ettiği gibi davranacak şekilde tersine mühendislik yapmak istedik.” Örümcek Adam’ın ağ atma yeteneği, bilim insanlarına ilham vermeye devam ediyor.

Örümcek Adam‘ın ağ atma yeteneğinden ilham alan bu yeni teknoloji, farklı alanlarda kullanılabilir. Bu teknoloji, tıp alanında yaraları kapatmak, cerrahi iplikler üretmek ve ilaç taşımak için kullanılabilir. Ayrıca, inşaat sektöründe güçlü ve hafif malzemeler oluşturmak için de kullanılabilir. Örümcek Adam‘ın ağ atma yeteneği gibi, bu teknoloji de gelecekte hayatımızı birçok yönden değiştirebilir.

İlginç Bilgiler

• Örümcek ipeği, aynı ağırlıktaki çelikten beş kat daha güçlüdür.
• Bazı örümcek türleri, yedi farklı türde ipek üretebilir.
• Örümcek ipeği, kurşun geçirmez yelek yapımında kullanılabilir.
• Örümcek Adam‘ın ağ atma yeteneği, bu araştırmaya ilham kaynağı olmuştur.

Soru-Cevap

Bu teknoloji ne zaman kullanıma sunulacak? Bu teknoloji henüz geliştirme aşamasındadır ve kullanıma sunulması için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.

Bu teknoloji ne kadar pahalı olacak? Üretim maliyetleri henüz belirlenmemiştir, ancak ipek fibroinin göreceli olarak ucuz bir malzeme olması nedeniyle uygun fiyatlı olması beklenmektedir.

Bu teknoloji hangi alanlarda kullanılabilir? Bu teknoloji, tıp, inşaat, savunma sanayi ve tekstil gibi birçok farklı alanda kullanılabilir.

Kaynak: https://www.advancedsciencenews.com/inspired-by-spider-man-researchers-recreate-web-slinging-technology/