くもに正常な捕食者をする要因の間で牙の独創的に構成され、構成された材料はあります。
物質的な利点に基づく略奪する成功: Cupiennius の salei、熱帯さまようくもは毒液の牙と、犠牲の昆虫の装甲を突き通します。 牙は犠牲のクチクラの装甲のようなキチンそして蛋白質で構成されますが、精密な化学成分および構造は機能に特に十分適応します。 © R. Barth
装甲が同じ材料からと成っているがくもの通常の犠牲である彼らの捕食者の牙に、はえ、バッタおよび他の昆虫はくものかみ傷に対する防衛を通って提供するべき小さいがあります。 ハレの微細構造の物理学のポツダム、 Planck の最大協会およびウィーンの大学のコロイドそしてインターフェイスの Planck の最大協会の研究者が検出したように、大きい中央アメリカのさまようくもの牙のキチンのファイバーは材料を特に堅くおよびこうして犠牲のクチクラの装甲を突き通すことができるさせる方法で蛋白質と配列され、囲まれます。 材料の構成そして構造のおかげで、牙無力にする毒液を持つ犠牲を注入するための最適化され、再使用可能な皮下注射針になります。 この生物的材料への新しい洞察力は同じような技術的な材料および装置の最適化にインスピレーションを提供できます。
性質は繊維強化材料をずっと技術よりずっと長く使用しています。 節足動物が、クモ綱のような、昆虫および甲殻類配置するの多数のキチンのファイバーの非常に良い層で装甲の材料はクチクラ、構成されます。 ファイバーは表面に平行彼ら自身を配列し、蛋白質のマトリックスで普通埋め込まれます。 この自然な合成物は外骨格の異なった部分の材料の構成そして形式両方の強い変化によって広範囲の使用に適応します。 ファイバーの整理におよび蛋白質の構成に材料の機械特性の重大な影響があります。
「このクチクラの装甲の綿密な研究よりよいに多数の新しい考えを提供できます生物風の物質的なデザイン」、は彼女の同僚とともに近い四分の一でくもを調査した Yael Politi を言います。 この眺めは、重要な機能が原因で、 「デザイン」が改革の間に特に強い圧力の下にはっきり来たように牙のような構造に特に適当です。 自然な機能が考慮に入れられるときだけ生物的構造の技術的な完全さが完全に理解することができるので、ポツダムおよびハレの Planck の最大協会からの科学者はウィーンの大学からのフリートリッヒ Barth、生物学者および彼らの感覚器および生物力学の特定の専門知識のくもの専門家と密接に働きました。
キチンのファイバーの整理は材料の特性に影響を及ぼします
彼らの調査の間に科学者はくもの Cupiennius のさまよう salei の牙の材料の構造が骨組の他の部品のそれからはっきり異なることに気づきました。 具体的には、彼らはキチンのファイバーが特定の方法でそこに配列されることを観察しました。 特別なゾーンでは、異なった層のファイバーは高い緊張の弾道がかむことの間に期待されるかもしれない方向で主に動作します。 これはキチンのファイバーがそれへ縦方向の軸線へ垂直より堅い平行常にであるので、牙の注文仕立ての機械抵抗を貸します。 「アラインメントの高度牙の中間の部分で」は、説明しますフリートリッヒ Barth を見つけられました。
金属イオンは牙の先端の安定性を高めます
毒液の牙の蛋白質のマトリックスはまた機能のために最適化されます。 従って蛋白質は高い化学可変性によって特徴付けられ、容易に修正することができます。 くもはハンチングを起すとき犠牲上の材料科学技術の利点を得るのに牙のこれを利用します。 「非常に、かむことの間に最も高い緊張 -- にさらされる外のクチクラの層蛋白質からおよび牙の先端は主に成っています」、フリートリッヒ Barth を言います。 蛋白質の構成は牙のベースからアミノ酸のヒスチジンの集中がかなりより高い先端に変更します。 ヒスチジンは金属イオンと蛋白質を交差リンクするために特に適しています。 研究者がまた蛋白質のマトリックスの亜鉛そしてカルシウムを検出したので、牙の先端の蛋白質のマトリックスの近隣のファイバーが実際に架橋結合すると仮定します。 これは先端を特に堅くおよび堅くさせます。 さらに、安定した蛋白質のマトリックスはまた効果的にキチンのファイバーへの犠牲のクチクラの装甲の浸透の間に起こる圧力を送信します。
研究者はまた塩化物イオンが蛋白質のマトリックスに組み込まれることを確立しました。 「興味深く、塩化物イオンおよび金属イオンのそれぞれは」言います Yael Politi を別様に配られます。 ただし明白でなく残るか、塩化物イオンの機能、規準組み込まれた要素の分布選ばれる、およびどのようにこれ牙の機械特性に影響を与える。
それにもかかわらず確定である何が、それです: 「くもの牙に非常に専門にされた物質的な構造があります。 物質的な特性はベースから牙の先端に良いグラデーションで変更し、牙の外部層は」説明します Yael Politi を摩耗に対して抵抗力がありますようです。 別の化学薬品および構造変化の詳細な調査は適応することをクチクラの装甲の物質的な特性が可能にして特定の生物的機能にそう敏感に研究者のための非常に有意義な目的です。 作業は実用的な利点であると証明するかもしれません。 「私達がここに得ている知識特別なアプリケーションのための材料の開発に基礎を提供できますまたは特別な形の皮下注射器および医学アプリケーションのための物質的な特性」、は Politi を言います。
http://www.mpikg.mpg.de/english/cont_issues/news/pm20120511/index.html