Прочная, упругая и эластичная: такие свойства делают паутину интересным материалом не только для биологов, но и для проектировщиков.
Новости отрасли
| Ученые узнали, почему паутина не гниет: новости, тайвань, ученые, биология, эксперимент, технологии | Проникая сквозь структуру белка паутины, металл делает каждую нить в 10 раз прочнее. |
| Из чего сделана паутина? | Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами. |
| Из чего состоит паутина и как пауки плетут свои ловушки? | Самцы пауков-крестовиков ловко присоединяют свои горизонтальные паутины к радиально расположенным нитям ловчих сетей, сделанных самками. |
Из чего сделана паутина?
| Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины | В итоге специалисты пришли к выводу, что содержащийся в паутине азот делает её неудобной пищей для бактерий. |
| Как паук плетет паутину: где она образуется, из чего состоит, зачем нужна | Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах. |
| Биологи определили молекулярную структуру паутины | Вот точно так же делает паутину паук. |
| Паутина | это... Что такое Паутина? | Российские учёные создали из натуральной паутины и наночастиц гибридный материал с флуоресцентными свойствами, который можно использовать при производстве нитей для хирургических швов. |
| Началось массовое производство паутины в промышленности | ?p=82730 Американский учёный создаёт своеобразную библиотеку паутины. Исследование этого природного материала может помочь усовершенствовать. |
Из чего сделана паутина?
Белки на основе паутины стали основой уникального крема, разработанного российским стартапом, повышает регенеративные свойства кремов 26.02.2023, Sputnik Казахстан. В петербургском университете ИТМО создали новый флуоресцентный материал для медицинских швов, позволяющий в режиме реального времени отследить заражение ран патогенами. Нити состоят из паутинного шелка — каркаса и углеродных точек — наполнителя. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. Известно, что паутина прочнее и легче, чем сталь, однако ученые из Института Микроструктурной Физики Макса Планка в Германии еще больше усилили ее.
Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал
| Откуда пауки берут паутину? | В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. |
| Паутина пауков – для чего и зачем нужна паутина | Прочная, упругая и эластичная: такие свойства делают паутину интересным материалом не только для биологов, но и для проектировщиков. |
| Как паук плетет паутину: где она образуется, из чего состоит, зачем нужна | Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых. |
| Клуб почемучек: Как паук плетет паутину? | Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах. |
| Из чего сделана паутина? - Надо знать 2024 | Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов. |
Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал
По словам специалистов, нити на основе такого материала будут экологичнее, функциональнее и эластичнее, чем те, которые сейчас используются в хирургии. Учёные отмечают, что материал также будет способствовать обнаружению патогенных микроорганизмов, провоцирующих различные заболевания. Также эти наночастицы могут служить сенсором для обнаружения патогенов, поскольку при взаимодействии с ними свечение снижается и оптический отклик не наблюдается. Обычно, когда мы светим на наш материал фонарём с синим светодиодом, мы видим, как он материал становится красным. Но после взаимодействия с патогенами он перестаёт светиться. Таким же образом врачи могут проверять, как проходит заживление ран после операции: если при световом тесте материал сохраняет флуоресцентные способности, всё в порядке, если нет — скорее всего, в тканях идёт воспалительный процесс», — объяснила автор исследования, студентка химико-биологического кластера Университета ИТМО Елизавета Мальцева. Образцы паутинного шёлка без наноточек слева и с ними справа.
Такой эффект достигается тем, что ее волокна содержат одновременно как твердые, так и упругие белковые вещества. Образующееся белковое вещество жидкое, но, едва выйдя на воздух, сразу же застывает, превращаясь в тончайшую нить. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. Когда паук тянет спидроин из своих желез, он быстро твердеет и становится нитью паутины. Паук использует свои ножки и усики, чтобы распределять и соединять эти нити в сложные капканы или спирали.
Однако в результате исследования, проведённого учёными из Тунхайского университета, была выявлена другая причина. Специалистами была изучена паутина трёх тропических пауков - Nephila pilipes, Cyrtophora moluccensis и Hippasa holmerae. В ходе эксперимента учёные поместили паутину в чашки Петри и вырастили на ней четыре вида бактерий, которые вступили в контакт с секретом. Так было доказано отсутствие антибактериальных свойств паутины.
Но всех их объединяет то, что все они без исключения плетут паутину. У любого паука снизу на брюшке есть так называемые паутинные бородавки, из которых выделяется паутинная жидкость. Жидкость быстро застывает на воздухе, превращаясь в прочные нити. Думаю, ваш ребенок когда-нибудь видел, как клеят термоклеем или другим быстро застывающим клеем : как тянется за тюбиком и тут же застывает на воздухе тонкая ниточка. Вот точно так же делает паутину паук. Но паутина не только липкая, она еще и очень прочная. Ребенку в это трудно поверить — он по опыту знает, как легко порвать паутинку. Но попросите его представить, что если бы мы могли получить паутину такой же толщиной, как проволока, то она бы в два-три раза крепче проволоки! Задание 1. Что было бы, если… элементы ТРИЗ Пофантазируйте, что бы было, если бы пауки умели прясть такую толстую паутину? Опасная или полезная она была бы для людей? А как бы люди ее могли использовать? Внешнее строение паука Если вы спросите малыша, зачем пауку нужна паутина, он скорее всего ответит, что паук использует ее для ловли насекомых. Это самое известное назначение паутины. Но знает ли малыш, что паутина нужна паукам еще для очень многих дел? Например, есть виды пауков т. А уж потом обматывают ее паутиной, чтобы притащить к себе в логовище. Для них паутина — как веревки для связывания. Многие виды пауков устилают паутиной стены и пол своего жилища — для них паутина служит в качестве мягкого ковра. Водяной паук плетет паутину под водой, чтобы она удерживала пузырьки воздуха, которые он собирает под нее, создавая себе запас для дыхания. Паутина для него одновременно и кладовочка и сеть для своеобразного воздушного шара. Самки пауков плетут из паутины коконы и откладывают в них яйца, из которых потом вылупляются паучата. Для них паутина это колыбелька. А для многих паучат паутина — это парашютик. Если приглядеться, то он может увидеть, что за кончик каждой держится крохотный паучок. Это только что вылупившиеся паучата расселяются из своего гнезда. Ведь за один раз их появляется на свет у разных видов от десятка до сотни, поэтому им тесно жить всем вместе. Вот паучата и используют паутинку как парашют, чтобы ветер отнес их в дальние края.
Металлическая паутина: сделано в Германии
Они очистили её от продуктов жизнедеятельности насекомых, после чего поместили в реакционный аппарат автоклав для сольвотермального синтеза. Там на поверхности волокон паутины были синтезированы углеродные точки класс наночастиц. NEWS В результате учёные получили гибридный материал с уникальными оптическими свойствами, который может применяться при создании нитей для хирургических швов. По словам специалистов, нити на основе такого материала будут экологичнее, функциональнее и эластичнее, чем те, которые сейчас используются в хирургии.
Учёные отмечают, что материал также будет способствовать обнаружению патогенных микроорганизмов, провоцирующих различные заболевания. Также эти наночастицы могут служить сенсором для обнаружения патогенов, поскольку при взаимодействии с ними свечение снижается и оптический отклик не наблюдается. Обычно, когда мы светим на наш материал фонарём с синим светодиодом, мы видим, как он материал становится красным.
Но в действительности паук — очень удивительное создание и во многих других отношениях. Пауки живут во всех климатических зонах в зависимости от вида, как в воздухе, так и на воде, на земле и в почве. Их размеры колеблются от 8 см до едва различимых. Некоторые виды могут обходиться целый год без воды, а один подвид — большой тарантул — питается птицами и живет около 15 лет. Однако большинство видов живут только один год. Но самое важное — это то, что пауки не являются насекомыми.
Они принадлежат к группе, называемой «паукообразные». Они отличаются от насекомых тем, что имеют 8 ног вместо обычных шести, 8 глаз и только две части тела. Волокно, которое пауки используют для своей паутины, производится специальными брюшными железами.
Волокна Biosteel получаются в результате процесса прядения. Согласно информации AMSilk, такие бионические волокна с высокими эксплуатационными характеристиками являются полностью биоразлагаемыми. Компания отмечает, что, помимо этого, волокна напоминают шерсть тем, что они способны поглощать и передавать влагу, а также обладают антимикробными свойствами. Кроме того, волокна имеют высокую прочность и обладают эудермичными свойствами. Производитель заявляет, что сегодня не существует никакого другого природного материала, который бы имел большую прочность. Несущая способность таких волокон в 25 раз превышает несущую способность сопоставимой стальной проволоки. Ученые заявляют, что стандартные методы окрашивания могут применяться и для окрашивания подобных волокон.
Искусственные волокна имеют предел прочности при растяжении , сопоставимый с пределом прочности натурального шелка и нитей, получаемых тутовым шелкопрядом.
Это небольшой паутинный шарик, закрепленный на прочной нити. Шарик пропитан феромонами и очень липкий. Хищник спускает шарик на нити, размахивает им и таким образом ловит добычу. За такой способ охоты паука назвали Болас по аналогии с метательным охотничьим оружием. Между ног. Особенность этой формы не в плетении паутины, а в ее расположении. Пауки-гладиаторы плетут небольшую сеть, размещая ее между передних ног. Готовой ловушкой они накрывают насекомых, оказавшихся поблизости. От конструкции сети будет зависеть, как именно и как долго паук плетет паутину между деревьями или другими опорами.
Откуда берется паутина у паука? Если говорить очень обобщенно и образно, то паук делает паутину также как делают сахарную вату. В брюшке членистоногого собирается секрет, который образуется во внутренних паутинных железах. Есть 6 типов паучьих желез, в которых производятся нити, предназначенные для различных целей, например, для создания кокона, для плетения основы сети, для крепления паутины, для покрытия основы. Набор желез у пауков различных видов отличается. Обматывание паутиной жертвы В нижней части брюшка паука находятся паутинные бородавки — подвижные парные выросты, которые у некоторых видов выполняют также функцию органов осязания. Поверхность выростов покрыта мелкими волосками. Это паутинные трубочки, каждая из которых является внутренним протоком железы. Именно из этих трубочек и выходит паутина. Участок, на котором расположены трубочки, называется паутинным полем.
Помимо трубочек, паутина выделяется через хитиновые конусы, которые также находятся на поверхности бородавок. Эти конусы имеют больший диаметр и являются протоками более крупных желез. Выделение паутины контролирует нервная система паука, регулируя липкость, толщину, даже оттенок цвета. Роль и значение паутины в жизни паука Бесспорно, в первую очередь паутина нужна паукам для того, чтобы охотиться.
Наука в вопросах и ответах
Волокна искусственной паутины прочнее стали и крепче кевлара Георгий Голованов22 июля 2021 г. С помощью генетически модифицированных бактерий американские ученые синтезировали полимерные амилоидные волокна, которые оказались крепче некоторых видов паучьего шелка, а также стали и кевлара. Создатели уверены, что у нового материала огромный потенциал. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Команда профессор Чжана Фучжона из Вашингтонского университета в Сент-Луисе работала с паутиной и раньше. В 2018 году его лаборатория создала бактерии, которые вырабатывали рекомбинантный паучий шелк, который не уступал природным аналогам по всем важным механическим свойствам.
Амилоидные белки образуют полимерные комплексы в виде длинных нитей, тяжей, оседающих в нервной ткани. Очевидно, в случае паутины механизм в чём схож: неструктурированный конец спидроина нужен, чтобы молекулы белков быстро слипались в нить. Однако, если бы молекулы спидроинов слипались, как им вздумается, то паутинной нити не получалось бы. Чтобы каждая молекула знала своё место, существует N-конец, который по мере возрастания кислотности только сильнее стабилизируется и крепче держится за соседние молекулы. Благодаря N-концу белки знают своё место в формирующейся нити паутины, ещё не затвердев, она приобретает структурированность. Ну а скрепляющим «цементом» в конце концов служит С-конец. Инженеры давно хотят сделать лабораторную паутину; возможно, новые сведения относительно паутинных белков им в этом помогут. Понравилась статья?
С помощью метода атомно-слоевой эпитаксии atomic layer deposition, ALD в структуру волокон были внедрены атомы металлов: цинка, титана и алюминия. Идея такого подхода была также позаимствована у природы: как известно, насекомые и некоторые другие организмы в составе прочных тканей ротового аппарата и когтей имеют существенные включения металлов, таких как цинк, марганец и медь. Обработка волокон по классической методике ALD с образованием оксидов металлов на поверхности не привела к существенному упрочнению материала. Тогда, несколько изменив методику, ученым удалось добиться проникновения ионов металлов внутрь волокна, а также встраивания металла в его белковую структуру. Такой паучий шелк стал в 10 раз более прочным, и существенно эластичнее исходного природного материала.
В 2010 году была опубликована в журнале Nature статья, в которой китайские исследователи рассказали, в чём состоит особенность паучьего шёлка. Дело в том, что когда он намокает, то вдоль гладкого волокна шёлка начинают формироваться неровности с грубой структурой. В результате возникает разница в текстуре шёлка, которая и создаёт разницу в давлении и энергии, за счёт которых вода направляется к этим неровностям. Поэтому мы и видим, как вода цепляется за паутину именно отдельными каплями. На сегодняшний день специалисты хотят создать недорогие биоматериалы, которые могли бы имитировать структуру натурального паучьего шёлка.
Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков
Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. Главными качествами паутины являются эластичность и прочность, которым в природе нет аналогов. Реклама «Большинство других материалов либо очень прочные, при этом хрупкие, либо у них большая ударная вязкость, но при этом маленькая прочность на разрыв. В паутине сочетаются оба этих свойства.
Многие членистоногие паукообразные способны оплетать своей паутиной стенки своей норки или делать из неё своеобразную дверку в жилище. Некоторые виды используют паутину в виде транспорта, а молодые паучки покидают родительское гнездо на длинных паутинных нитях, которые подхватываются ветром и переносятся на значительные расстояния. Наиболее часто пауки используют паутину для плетения липких ловчих сетей, что позволяет эффективно ловить добычу и обеспечивать членистоногому питание. Не менее известны так называемые яйцевые коконы из паутины, внутри которых появляются молодые паучки. Некоторые виды плетут паутинные страховочные нити, защищающие членистоногое от падения в процессе прыжка и для перемещения или ловли добычи.
Паутина для размножения Для периода размножения характерно выделение самкой паутинных нитей, которые позволяют найти оптимальную пару для спаривания. Например, самцы-тенетники способны сооружать рядом с сетями, созданными самками, миниатюрные по размерам брачные паутинные кружева, в которые и заманиваются паучихи. Самцы пауков-крестовиков ловко присоединяют свои горизонтальные паутины к радиально расположенным нитям ловчих сетей, сделанных самками. Нанося по паутине сильные удары конечностями, самцы вызывают колебания сети и, таким необычным образом, приглашают самок на спаривание. Паутина для ловли добычи С целью поимки своей добычи многие виды пауков плетут специальные ловчие сети, но для некоторых видов характерно использование своеобразных паутинных арканов и нитей. Пауки, которые скрываются в жилищах-норах, расставляют сигнальные нити, которые тянутся от брюшка членистоногого до самого входа в его убежище. При попадании добычи в ловушку, колебание сигнальной нити моментально передаётся пауку. Липкие ловчие сети-спирали строятся немного по другому принципу.
При её создании паук начинает плетение с края и постепенно продвигается к центральной части. В этом случае обязательно сохраняется одинаковый промежуток между всеми витками, в результате чего получается так называемая «спираль Архимеда». Нити на вспомогательной спирали специально обкусываются пауком. Паутина для страховки Пауками-скакунчиками используются паутинные нити в качестве страховки при нападении на жертву. Пауками прикрепляется страховочная нить паутины к любому предмету, после чего членистоногое прыгает на намеченную добычу. Эта же нить, прикрепленная к субстрату, используется для ночлега и страхует членистоногое от нападения всевозможных природных врагов.
Но этим занимаются далеко не все пауки, а только некоторые подвиды, так называемые аранеоморфные пауки. Добыча в такие «расписные узоры» попадается чаще. Прядильный аппарат паука На рисунке ниже представлен прядильный аппарат паука-крестовика, на котором наглядно представлено как пауки плетут паутину. На паутинных бородавках 1 , которые находятся на брюшке снизу расположены трубочки 2 , предназначенные для подачи паутины.
Но паутина в шесть раз легче, а значит, в шесть раз прочнее. Но едва ли не большая загадка — это как пауки её делают. Известно, что паутина состоит из белков, называемых спидроинами, которые изначально находятся в растворе, а потом как-то превращаются в твёрдую нить. Превращение происходит опять же в водном растворе то есть белки не обезвоживаются , при обычной температуре и при том довольно быстро. Что же заставляет растворённые паутинные белки превращаться в твёрдую и гибкую нить? Спидроины — белки довольно крупные, состоящие в среднем из 3 500 аминокислот, большей частью организованных в повторяющиеся последовательности.
Наиболее важными для создания паутинной нити являются аминокислоты на концах полипептидной цепи, и у разных пауков концевые последовательности спидроинов сходны между собой. Образуя нить, молекулы белков меняют пространственную структуру.
Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
В первую очередь специалисты хотели проверить гипотезу о том, что компоненты паутины способны напрямую убивать бактерии. В итоге специалисты пришли к выводу, что содержащийся в паутине азот делает её неудобной пищей для бактерий. Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. ?p=82730 Американский учёный создаёт своеобразную библиотеку паутины. Исследование этого природного материала может помочь усовершенствовать. Металлическая паутина: сделано в Германии О том, что паутина – вещь прочная, знают в наше время все. Команда российских исследователей создала уникальный материал, способный заживлять раны человека и ускорять его выздоровление. Он сделан на основе «искусственной паутины». Это совместная разработка НИЦ «Курчатовский институт», МГУ имени М. В. Ломоносова.
Новости отрасли
Результаты экспериментов показали, что паутину можно использовать в хирургии и в качестве пищевой экоупаковки. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых. Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов. Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину.
Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов
Кроме того, его можно изготавливать при комнатной температуре. Также новый материал не уступает по упругости амортизирующему шнуру, чем могут похвастаться лишь несколько синтетических аналогов паутины.
В 2019 году был расшифрован геном мадагаскарского паука, плетущего самую прочную паутину в 2 раза прочнее обычной паутины. Это позволило узнать строение белка, делающего его ловчие сети в 10 раз прочнее кевлара. Прочность паутины мадагаскарского паука связана с её большей растяжимостью. За это отвечает ген MaSp4, который кодирует белок с высоким содержанием аминокислоты пролин.
Наконец, одними из наиболее экстравагантных применений паутины оказывается формирование страховочных нитей, препятствующих неудачному падению при прыжках, и «парашютов», с помощью которых молодь может распространяться с потоками воздуха. Тарантулы используют паутину для противостояния скольжению по поверхности клейкий материал выделяют прядильные трубки на лапках пауков [3]. Ловчие сети Паук-крестовик в центре своей ловчей сети Некоторые аранеоморфные пауки например, из семейства Uloboridae вплетают в свои ловчие сети хорошо видимые волокна, формирующие рисунок в форме спиралей, зигзагов или крестов. Установлено, что добыча в такие сети попадется чаще [4]. Однако такими узорами на паутине также интересуются и хищники [5].
И аналогов этому материалу нет в природе. Если сравнивать с искусственными полимерами, то есть кевлар, из которого делают бронежилеты. И все равно паутина превосходит его по этим свойствам. Искусственно спряденные волокна шелка паука пока тоже таких результатов не достигли», — рассказала аспирантка химико-биологического кластера университета ИТМО Анастасия Крючкова.