Bilim adamları, yapay sedef malzemesi oluşturmak için bakteri kullanıyor
Bu deniz kulağı kabuğu, sedef olarak da bilinen doğal bir sedef biçimidir, kabuklarda ve incilerde bulunan özellikle sert bir malzemedir.
En güçlü sentetik malzemeler genellikle doğayı kasıtlı olarak taklit eden malzemelerdir.
Bilim adamlarının sedefli sentetik malzemeler oluştururken doğal sedefin yardımına ihtiyacı var. Bu, bazı yumuşakçalar tarafından iç kabuğu olarak üretilen, özellikle sert ve sert bir malzemedir.İncinin dış tabakası da inciye parlaklığını veren bu maddeyi içerir.
Bununla birlikte, sedefin benzersiz özellikleri onu sentetik materyallerin oluşturulması için ideal bir materyal kaynağı yapmasına rağmen, yapay sedef üretmek için kullanılan yöntemlerin çoğu oldukça karmaşık ve enerji tüketiyor.
Şimdi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rochester Üniversitesi'ndeki biyologlar, yenilikçi bir içerikle yapay sedef yaratmak için ucuz ve çevre dostu bir yöntem icat ettiler: bakteriler.
Rochester biyoloji doçenti Anne S. Meyer ve meslektaşlarının yarattığı yapay sedef, biyolojik malzemelerden yapılmıştır, doğal sedef kadar serttir ve aynı zamanda çok serttir, ancak şaşırtıcı bir şekilde bükülebilir.
Bu yöntem tıpta, mühendislikte ve hatta ayda bina inşa etmede rol oynayabilir.
Doğal sedefin etkileyici mekanik özellikleri, enerjinin malzeme boyunca eşit olarak dağılmasına izin veren katmanlı yapısından gelir.
Small dergisinde yayınlanan bir makalede, Meyer ve meslektaşları bu katmanları iki bakteri suşu kullanarak çoğaltma yöntemlerini açıkladılar. Örneği bir elektron mikroskobu altında incelerken, bakterilerin ürettiği yapı, yumuşakçaların doğal olarak ürettiği sedefe benzer.
Meyer, sedefli malzemeler daha önce sentezlenmiş olsa da, bu malzemeleri yapma yöntemlerinin genellikle pahalı ekipman, aşırı sıcaklıklar, yüksek basınç koşulları ve toksik kimyasallar içerdiğini söyledi. "Yapay sedef yapmak için kullanılan birçok polimer tabakası yalnızca sulu olmayan çözeltilerde, organik çözücülerde çözülebilir ve daha sonra büyük atıklar oluşturabilir" dedi.
Bakteri kültürü sedef
Meyer'in laboratuvarında sedef üretimi, bakteri yetiştirmek ve onu sıcak bir ortamda tutmaktır. Değişen ince kristalli kalsiyum karbonat bazlı çimento ve viskoz polimerler katmanları oluşturdular.
Önce Sporosarcina pasturii bakterileri (kalsiyum kaynağı) ve üre içeren bir behere cam veya plastik bir slayt koyun. Bu kombinasyon, kalsiyum karbonatın kristalleşmesini tetikler. Polimer tabakayı hazırlamak için, bir bakteri Bacillus licheniformis çözeltisine bir cam slayt yerleştirilir ve daha sonra beher, bir kuluçka makinesine yerleştirilir.
Yaklaşık 5 mikron kalınlığında bir kalsiyum karbonat ve polimer tabakası oluşturmak yaklaşık bir gün sürer. Meyer ve ekibi şu anda metaller gibi diğer malzemeleri kaplamak için sedef kullanımı üzerinde çalışıyor ve şunları söyledi: "Daha kalın sedefli malzemeler yapmak için yeni teknolojiler deniyoruz."
Bakterileri, her biri yaklaşık 5 mikron kalınlığında değişen ince kristal kalsiyum karbonat ve viskoz polimer katmanları yapmak için kullanın
Laboratuvarda üretilen sedefin en faydalı özelliklerinden biri biyouyumlu olması, insan vücudu tarafından üretilen malzemelerden yapılmış olması veya insanlar tarafından doğal olarak tüketilebilmesidir. Meyer bunun yaptığını söyledi Sedef, yapay kemikler ve implantlar gibi tıbbi uygulamalar için ideal hale gelir . Şöyle dedi: "Örneğin kolunuzu kırarsanız, kemikleriniz iyileştikten sonra metal bir iğne koyabilirsiniz, bu ikinci bir ameliyatla çıkarılmalıdır. Bizim malzememizden yapılmış bir iğne sağlam ve sert olacaktır, ancak Kaldırmak için ikinci bir işleme ihtiyacınız yok. "
Bu malzeme çoğu plastiğe göre daha sert ve sert olmasına rağmen çok hafiftir. Uçaklar, gemiler veya roketler gibi nakliye araçları için kalite özellikle önemlidir ve her ilave kilogram, ek yakıt anlamına gelir. Bakteriyel sedef üretimi karmaşık bir ekipman gerektirmediğinden ve sedef kaplama kimyasal bozunmayı ve hava koşullarını önleyebildiğinden, çatlama önleyici, korozyon önleyici koruyucu kaplama veya kültürel kalıntıların korunması gibi inşaat mühendisliği uygulamalarında ve bir Sürdürülebilir bir ambalaj malzemesi, gıda endüstrisinde rol oynayabilir.
Kalsiyum kaynağı ve üre kombinasyonu olan Sporosarcina pasteurii, kalsiyum karbonatın kristalleşmesini tetikler.
Meyer, Sedef ayrıca ay ve diğer gezegenlerde evler inşa etmek için ideal bir malzeme olabilir. : Gerekli olan tek bileşen, astronot ve küçük bir bakteri tüpüdür. Dedi ki: "Ay çok fazla kalsiyum içeriyor, bu yüzden zaten kalsiyum var. Astronotlar bakteri getiriyor ve astronotlar, kalsiyum karbonat tabakaları yapmaya başlamak için gereken malzeme olan üreyi yapıyor."
Ayrıca incinin kendisi de çok güzel.Lamine katmanları nedeniyle, her lamine katman yaklaşık olarak görünür ışıkla aynı dalga boyuna sahiptir. Işık sedefe çarptığında, ışığın dalga boyu aynı yükseklikteki bu katmanlarla etkileşime girer, böylece görünür ışıkla aynı dalga boyunda geri yansır. Bakteriyel sedef tabakası, bu tabakalar doğal sedef tabakasından daha kalın olduğu için görünür ışıkla etkileşime girmese de kızılötesi dalga boylarıyla etkileşime girebilir ve kızılötesi ışınları kendi kendine yansıtabilir, bu nedenle benzersiz optik özellikler sağlayabilir.
