Nowe egzotyczne materiały inspirowane roślinami
W celu stworzenia nowej generacji materiałów syntetycznych naukowcy szukają inspiracji w naturze. Rośliny są misternie zaprojektowanymi i sprawnie działającymi strukturami, składającymi się z wielu części pełniących kluczowe role w procesie zapewniania przeżycia organizmu. Kutykula, stanowiąca najbardziej zewnętrzną warstwę rośliny, jest inteligentnym polimerowym materiałem kompozytowym, który kontroluje regulację przepuszczalności wody lub ochronę, tworzy strukturalne barwy i zapewnia gładkość oraz brak tarcia powierzchni, albo ich lepkość. Dzięki innowacyjności badaczy finansowanych w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” te imponujące cechy można przełożyć na nowe materiały służące człowiekowi. Zespół projektu PlaMatSu badał te właściwości w celu opracowania nowych, innowacyjnych materiałów, stawiając sobie dwa główne cele. Jednym z nich było podjęcie aktualnych wyzwań stworzenia nowych materiałów poprzez analizę struktury i funkcji kutykuli roślinnej. Drugim celem projektu było kształcenie młodych naukowców, aby mogli przekształcać inspirowaną biologią naukę w innowacje. „Naukowcy pracujący w ramach projektu PlaMatSu dążyli do opracowania nowych funkcjonalnych materiałów i powierzchni inspirowanych strukturą, funkcją i zasadami działania kutykuli roślinnej”, mówi koordynator projektu PlaMatSu Nico Bruns, profesor chemii makromolekularnej na Uniwersytecie Strathclyde w Glasgow.
Czego możemy nauczyć się od roślin?
Zespół projektu PlaMatSu zdobył nową wiedzę na temat czynników rozwojowych i genetycznych tworzących podwaliny struktury kutykuli roślinnej. Jego członkowie stwierdzili, że jest to materiał wielofunkcyjny o hierarchicznej strukturze. Naukowcy wchodzący w skład zespołu projektowego to biolodzy, chemicy i fizycy, którzy badali takie kwestie jak właściwości barwy strukturalnej kutykuli. „W pamięć najbardziej zapadł mi przyjazny dla środowiska brokat z nanokryształów celulozy oraz badania nad tym, jak topologia powierzchni roślin wpływa na przyczepność owadów”, zauważa Bruns. W artykule opublikowanym na stronie internetowej Scientific American opisano, jaką rolę w odstraszaniu owadów odgrywa powierzchnia liści. W celu stworzenia nowych syntetycznych materiałów o podobnych właściwościach naukowcy wykorzystali wszystko to, czego nauczyli się analizując strukturę roślin.
Nowe pokolenie ekspertów w dziedzinie biomimetyki
Druga część projektu skupiła się na szkoleniu młodych naukowców. W ramach prac związanych z projektem PlaMatSu w zakresie inspirowanych naturą materiałów i powierzchni do poziomu doktorskiego przeszkolono łącznie dziewięciu naukowców na wczesnym etapie kariery. Jak wyjaśnia Brun, była to doskonała okazja, aby ambitnych badaczy mogli objąć opieką uznani na całym świecie eksperci w dziedzinie materiałów inspirowanych naturą. Naukowcy na wczesnym etapie kariery zakończyli już swoje badania i obecnie podsumowują prace nad swoimi doktoratami. Wkrótce będą oni w pełni przeszkoleni i gotowi do rozpoczęcia obiecującej kariery w środowisku akademickim i przemysłowym. „Finansowanie z UE umożliwiło stworzenie wiodącej w dziedzinie badań nad materiałami inspirowanymi naturą międzynarodowej szkoły doktoranckiej”, dodaje Bruns.
Rozpowszechnianie wyników badań
W ramach projektu PlaMatSu przeprowadzono szeroki zakres działań mających na celu rozpowszechnianie wyników realizowanych badań. Obejmowały one publikacje w renomowanych czasopismach zajmujących się materiałoznawstwem, w tym „Advanced Materials”. Naukowcy na wczesnym etapie kariery zorganizowali również wystawę zatytułowaną „Our Future is Nature Inspired”, którą można było oglądać w ogrodzie botanicznym Uniwersytetu Cambridge w okresie od września do listopada 2020 roku. Z niektórymi badaczami przeprowadzono wywiady w programie telewizyjnym „BBC Look East”, gdzie mieli okazję omówić swoje badania. Współpraca pomiędzy różnymi grupami badawczymi nadal trwa, a zespoły ze Zjednoczonego Królestwa pracują nad utworzeniem brytyjskiego centrum badań nad systemami materiałów inspirowanych naturą. Obecnie trwają prace nad złożeniem wniosku o duże dofinansowanie.
Słowa kluczowe
PlaMatSu, roślina, kutykula, materiał, innowacyjny, egzotyczny, inspirowany, biologia, nauka, szkolenie
