Diagram van haaienschubben. Credit: Duurzaamheid (2022). DOI: 10.3390/su142416662
Haaienhuid en libellenvleugels zijn twee van de favoriete dingen van nanotechnologieonderzoekers in nieuwe onderzoeken naar oplossingen voor maritieme en medische mysteries.
De microscopische samenstelling van deze natuurlijke oppervlakken kan de sleutel zijn tot betere toepassingen in menselijke technologieën, hebben studies van Flinders University en internationale medewerkers gevonden.
“Onze studie keek naar de speciale structuur van de geribbelde oppervlakken van sommige haaien, waardoor ze weerstand en wrijving bij snelzwemmende haaien kunnen verminderen en tegelijkertijd voorkomen dat microscopische mariene organismen zich aan hun huid hechten”, zegt professor Youhong Tang van Flinders University. Hogeschool voor Wetenschap en Techniek.
“De vorm van de ribbels op het huidoppervlak heeft een grote invloed op de effectiviteit van de vermindering van de weerstand, waarbij de ribbeloppervlakken het beste presteren wanneer ze evenwijdig aan de stroomrichting worden uitgelijnd.”
Onder leiding van Chinese marine-architectuur en oceaanontwerp en technische medewerkers, richt het onderzoek zich op het ontwikkelen van een eenvoudige biomimetische turbulente weerstandsreductietopologie op deze op haaienhuid geïnspireerde onderzoeksmodellering.
Dit zal worden gebruikt als leidraad voor het ontwerpen van zuinigere mariene oppervlakken, inclusief vrachtschepen en pijpleidingen, die mogelijk ook niet zo vatbaar zijn voor het aantrekken van biofilmvorming in het water die aan scheepsrompen trekt.
Antwoorden op toonaangevende wetenschappelijke vragen zijn gevonden in de natuur, met andere Flinders University, La Trobe University en andere onderzoekers die het potentieel van antibacteriële krachten van insectenvleugels beschrijven.
“De vleugels van libellen en krekels zijn geëvolueerd om de structurele kenmerken van hun oppervlak te gebruiken om bacteriedodende eigenschappen te verkrijgen”, zegt onderzoeker Dr. Vi Khanh Truong van Flinders University van het Flinders Biomedical Nanoengineering Laboratory.
“De nanopilaren of nanospikes die op deze natuurlijke materialen aanwezig zijn, beschadigen fysiek de bacteriecellen die zich op de nanostructuren nestelen, wat resulteert in cellysis en dood.
“Deze studie kijkt naar deze natuurlijke oppervlakken om richtlijnen te geven voor het ontwerp van synthetische bio-geïnspireerde materialen en om ook enkele nieuwe fabricagetechnieken te creëren die worden gebruikt om biomimetische micro- en nanostructuren op oppervlakken van synthetisch materiaal te produceren.”
Naar schatting eisen infecties door antibioticaresistente bacteriën elk jaar 700.000 levens. Er wordt voorspeld dat dit zal toenemen tot 10 miljoen in 2050 als resistente bacteriën in hetzelfde tempo blijven evolueren.
Opbouw van microbiële biofilms op ziekenhuis- en instrumentoppervlakken en vormen een aanzienlijke uitdaging voor de menselijke gezondheid als toevluchtsoorden voor infectieveroorzakende bacteriën.
Wetenschappers ontwikkelen antibacteriële en aangroeiwerende materialen om het toenemende risico van bacteriële infecties en de evolutie van resistente bacteriën tegen te gaan door door de mens gemaakte coatings te ontwikkelen die zijn gemaakt van bacteriedodende middelen zoals metaalderivaten of antibiotica.
Misschien is “de natuur weet het het beste” in sommige gevallen de beste optie.
Meer informatie:
Shaotao Fan et al, Shark Skin – Een inspiratie voor de ontwikkeling van een nieuwe en eenvoudige biomimetische turbulente weerstandsreductietopologie, Duurzaamheid (2022). DOI: 10.3390/su142416662
Sruthi Venugopal Oopath et al, Op de natuur geïnspireerde biomimetische oppervlakken voor het beheersen van bacteriële hechting en biofilmontwikkeling, Geavanceerde materiaalinterfaces (2022). DOI: 10.1002/admi.202201425
Aangeboden door Flinders University
