当前位置: 首页>>废柴视频 >>研究人员研究Remora鱼的粘附系统以创建具有生物启发性的粘合剂

研究人员研究Remora鱼的粘附系统以创建具有生物启发性的粘合剂

添加时间:    


当鲨鱼被发现在海洋中时,人类和海洋动物通常都会逃跑。但不是重新安装 - 这条鱼将会游到一只鲨鱼身上,然后使用位于头顶部的吸盘将它们附着在捕食者身上。虽然我们知道为什么重新装配更大的海洋动物 - 运输,保护和食物,他们如何附着和从主机上脱离而不损害它们的问题仍然没有得到答案。佐治亚理工学院研究所(GTRI)的研究人员领导的一项新研究提供了雷莫拉独特的粘附系统的结构和组织特性的细节。研究人员计划使用这些信息来创建一种受remora启发的工程可逆粘合剂,这种粘合剂可用于创建无疼痛和无残留的绷带,将传感器附着到水中或军事侦察环境中的物体上,取代手术夹钳并帮助机器人爬升。 GTRI高级研究工程师Jason Nadler说:“虽然其他具有独特粘附特性的生物(如壁虎,树蛙和昆虫)一直是实验室制造的粘合剂的灵感,但是到目前为止,remora已被忽视。 “Remora的附着机制与其他基于吸盘的系统,紧固件或粘合剂完全不同,它们只能附着在光滑的表面上,或者在不损坏主体的情况下不能脱落。”

研究结果在材料研究学会2012年秋季会议将在会议记录中公布。这项研究得到了佐治亚州研究联盟和GTRI的支持。

雷莫拉的吸盘是在鱼的身体上的一个大大演化的背鳍。翅片被压平成一个圆盘状的垫子,并被一层厚厚的结缔组织肉质唇围绕着,这个唇可以在重组体与主体之间形成密封。嘴唇包围了一系列称为薄片的板状结构,从中出现垂直排列的称为小刺的齿状结构。错综复杂的骨架结构可以有效地连接到包括鲨鱼,海龟,鲸鱼甚至船只在内的表面。

为了更好地理解Remora如何附着于宿主,Nadler和GTRI研究科学家Allison Mercer与佐治亚理工学院生物学和Woodruff机械工程学院的研究人员合作,调查和定量分析了remora粘附系统的结构和形式包括其等级性质。

Remora通常附加到较大的海洋动物有三个原因:交通 - 免费搭车,让雷莫拉节约能源;保护 - 在附着在鲨鱼身上时不会受到攻击;而食鲨鱼是非常sl e的食客,往往会留下许多美味的食物,以便让雷莫拉馋涎欲滴。

但是,这种依恋是主动还是被动都不清楚。来自GTRI研究的结果表明,雷莫利利用被动的粘附机制,这意味着鱼不需要额外的能量来维持它们的附着。研究人员怀疑,由于主机游泳而产生的阻力实际上增加了粘附力。

解剖实验表明,remora的附着或释放从宿主可以控制肌肉,提高或降低薄层。解剖还揭示了吸盘周围的浅色肌肉组织,表明肌红蛋白水平低。为了在远距离连接海洋主体的同时维持主动肌肉控制,肌肉组织应显示高浓度的肌红蛋白,其仅在深得多的游泳肌肉中见到。 “Mercer说,”我们非常兴奋地发现粘附是被动的。 “我们可能能够利用和改进鱼的一些粘合性能来生产合成材料。”

研究人员还开发了一种技术,使他们能够从三个remora标本中收集数千个测量数据,从而产生了新的见解到它们的特征的形状,排列和间隔。首先,他们使用显微摄影术,光学显微镜和扫描电子显微镜在附着和分离状态下成像。从图像中,研究人员数字化重建每个标本, 测量的特征,并量化具有显着尺寸差异的样本之间的结构相似性。

详细的microtomography为基础的表面渲染的薄片显示一排较短,更规则的间隔和更密集的spinules和另一排较长,较不密集的spinules。定量分析揭示了吸盘结构相对于片层和小片的大小和位置的相似性,尽管样品尺寸差异很大。其中一条鱼的圆盘的长度是其他圆盘的两倍多,但是研究人员观察到每个样本的粘附圆盘的长宽比都在平均值的16%以内。

通过进一步的实验,研究人员发现,rem spin上的小刺之间的间距和鲭鲨上的小刺之间的间距非常相似。 Mercer说:“Remora和鲨鱼的特征之间的互补间距可能有助于更大的粘合强度,这是在将鲨鱼皮连接到鲨鱼皮时与较光滑的表面相比所观察到的。

研究人员正计划进行进一步的测试,以更好地了解各种吸盘结构元件及其相互作用的作用,以创建一个成功的实验室附件和脱离系统。 Nadler解释说:“我们并不试图复制大自然中发生的确切的再粘附结构。 “我们想识别,表征和利用其关键特征来设计和测试允许这些独特粘合功能的附件系统。最终,我们希望优化生物型感光胶,适用于各种各样的应用领域,其性能和性能优于目前的粘合剂或紧固件。“

来源:佐治亚理工学院

随机推荐

网站导航 福利地图