© Getty Images Для досягнення цього немає потреби у промисловому вбивстві тварин. Достатньо розуміти їхні внутрішні механізми.
Вчені з Німеччини та Сполучених Штатів дослідили скелет акули в наномасштабі. Їхні результати показали, що унікально структурована хрящова тканина наділяє цих риб стійкістю до пошкоджень, гнучкістю та довговічністю. Цей метод пропонується використовувати в інженерних розрахунках, пов'язаних зі створенням протезів, імплантів, захисного спорядження, а також в аерокосмічній техніці, як повідомляє Forbes .
Дослідження було проведене Коледжем наук імені Чарльза Е. Шмідта, Коледжем інженерії та комп'ютерних наук Університету Флориди Атлантик, Національним управлінням океанічних і атмосферних досліджень (NOAA Fisheries) та німецькою компанією Deutsche Elektronen-Synchrotron. Результати дослідження були опубліковані в журналі ACS Publications.
Основна увага дослідників була зосереджена на хребті чорноперої акули, поширеного прибережного виду, що мешкає в теплих мілководдях по всьому світу. Зазвичай вони досягають довжини 1,5 метра, хоча трапляються й більші екземпляри. Їхній раціон включає дрібну рибу, яку вони ловлять швидкими, різкими рухами. Аналізуючи скелет хижака, вчені використовували синхротронну рентгенівську нанотомографію . Цей метод 3D-візуалізації дозволяє візуалізувати структури на нанометровому рівні. Окрім візуалізації, були проведені механічні оцінки. Сполучна тканина та її розташування в скелеті створюють ефект адаптивності, міцності та гнучкості — рис, які дозволили акулам процвітати понад 400 мільйонів років .
«Природа створює надзвичайно міцні матеріали, поєднуючи мінерали з біологічними полімерами, такими як колаген. Цей процес називається біомінералізацією», – заявила старший автор дослідження Вівіан Мерк. «Ця стратегія дозволяє таким організмам, як креветки, ракоподібні та навіть люди, розвивати міцні, стійкі скелети. Акули є гарним прикладом цього».
Акулячий хрящ поводиться подібно до пружини, стискаючись та розтягуючись у відповідь на зовнішні сили. Коли акула згинає та випрямляє хвіст, хребетний стовп вивільняє накопичену енергію, посилюючи кожен наступний рух. Цей ефект досягається завдяки еволюційному розташуванню скелетної тканини.
Структура хребта неоднорідна, вона має зовнішній мінералізований шар, відомий як corpus calcareum. Під ним знаходиться внутрішнє ядро, яке називається intermediale. Обидва шари складаються з щільно упакованого колагену та мінералу біоапатиту, який також присутній у кістках людини. Ці хрящові ділянки у акул пористі та посилені товстими прокладками, які допомагають поглинати тиск і навантаження з різних кутів. Хоча хімічний склад обох шарів схожий, їхні фізичні властивості відрізняються.
Біоапатит формується в крихітні голки, які вирівнюються відповідно до розташування колагенових волокон. Ця взаємозалежність підвищує стійкість матеріалу до пошкоджень. Крім того, існує чіткий механізм запобігання утворенню тріщин. Дослідники виявили спіральні волокнисті структури в хрящі, які служать цій меті. Вчені вважають, що ці знання можуть призвести до розробки нових матеріалів для створення імплантатів, протезів та захисного або аерокосмічного обладнання.
Раніше вчені використовували конструкцію акулячої луски для створення покриття для літаків , відомого як «акуляча шкіра». Ця інновація зменшує турбулентність і підвищує швидкість польоту, наносячи її як клейку плівку. Завдяки цьому досягненню авіакомпанії заощаджують десятки мільярдів доларів на витратах на паливо.
