COOLna

Gekoni jsou díky svým vysoce přilnavým končetinám schopni snadno zdolávat i vertikální povrchy. Tuto „superschopnost“ jim udílejí miliony mikroskopických vláskových struktur na prstech. Ty jsou předmětem výzkumu dlouhodobě pro jejich potenciál inspirovat vývoj nových technologií a umělých materiálů.

Vědci se na tyto výrůstky odborně zvané setae podívali v dosud největším detailu, a zjistili zajímavé informace. Setae mají asi desetkrát menší průměr než lidský vlas a jsou dále rozdělena na přibližně 400 až 1000 útvarů odborně zvaných spatulae (latinsky špachtle či stěrka – ty útvary na gekoních nohách skutečně připomínají).

Výzkumníci zjistili, že gekoní setae jsou potaženy ultratenkým filmem molekul lipidů, jehož funkcí je odpuzování vody. Tento film dosahuje tloušťky pouhého jednoho nanometru, tj. miliardtinu metru.

Výzkumníci z Národního institutu pro standardy a technologie (NIST) analyzovali povrch setae pomocí vysokoenergetického rentgenového záření generovaného typem urychlovače částic zvaným synchrotron. Synchrotronový mikroskop ukázal, že lipidové molekuly lemují povrch setae v hustých, uspořádaných soustavách.

Lipidy jsou hydrofobní, což znamená, že odpuzují vodu. „Lipidy by mohly fungovat tak, že vytlačí veškerou vodu zpod spatulae, což umožní těsnější kontakt povrchu tlapky s povrchem,“ vysvětluje fyzik a vedoucí autor studie Tobias Weidner z Aarhus University v Dánsku. „To by mělo pomáhat gekonům udržet si svou přilnavost i k mokrému povrchu.“

Setae a spatulae jsou tvořeny typem keratinového proteinu podobného tomu, který se nachází v lidských vlasech a nehtech. Jsou extrémně jemné. Vědci ukázali, že keratinová vlákna jsou zarovnána ve směru setae, což jim může pomoci odolávat odření.

„To, že máme nyní detailnější pohled na fungování unikátní gekoní končetiny je fascinující,“ říká Fischer, „to však není všechno – můžeme se od přírody hodně naučit a znalosti využít pro zlepšování našich vlastních technologií.“

Mezinárodní tým výzkumníků zveřejnil výsledky v odborném časopise Biology Letters. Spjatý výzkum, který byl publikován o pár měsíců dříve v časopise Journal of Physical Chemistry Letters, za využití stejné techniky ukázal, jak jsou jednotlivé proteinové řetězce, které tvoří setae, zarovnány.

„Už se toho vědělo poměrně dost o tom, jak setae mechanicky fungují,“ popisuje fyzik a spoluautor Cherno Jaye z NIST. „Díky naší studii ale nyní lépe rozumíme tomu, jak fungují, pokud jde o jejich molekulární strukturu.“

Gekoni inspirovali mnoho produktů, včetně lepicích pásek s mikrostrukturami podobnými setae. Pochopení molekulárních rysů setae by mohlo vést k dalším ještě lepším a užitečnějším návrhům.

Setae poskytují přilnavost, protože jsou flexibilní a obkreslí mikroskopické obrysy jakéhokoli povrchu, po kterém gekon šplhá. Ještě menší struktury na koncích setae, spatulae, mají tak těsný kontakt s povrchem, že elektrony v obou materiálech interagují a vytvářejí typ slabých nevazebných interakcí nazývaných van der Waalsovy síly. Aby gekon mohl nohu opět uvolnit, musí změnit úhel setae, jaká s povrchem svírají, a tím přeruší tyto síly. Díky tomu pak gekon může nohu od povrchu odlepit a udělat další krok.

Udělej mi radost a pozvi mě na kávu. Opravdu mě potěší, když si ji jednou nebudu muset koupit sama.