รู้เรื่องสัตว์ ๆ ตอนที่ 41 | Biomimicry ตอนพิเศษ สิ่งประดิษฐ์ที่ปิ๊งไอเดียจาก “ใยแมงมุม”🕸
1 สิงหาคม ถูกตั้งให้เป็น 'วันสไปเดอร์แมน' หรือ 'Spiderman Day' ดังนั้น รู้เรื่องสัตว์ ๆ วันนี้จึงขอจัดตอนพิเศษของซีรี่ย์ Biomimicry เพื่อนำเสนอสิ่งประดิษฐ์ที่ปิ๊งไอเดียจากเจ้าเพื่อนรักแปดขาอย่างแมงมุมกันค่า🕷
มาดูกันว่าสิ่งประดิษฐ์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมงมุมโดยเฉพาะจากความสามารถสุดพิเศษของแมงมุมที่ไม่เหมือนใครอย่างการสร้างใยมีอะไรกันบ้าง อ่านแล้วจะต้องทึ่งว่าใยแมงมุมไม่ได้มีดีแค่เอาไว้ดักจับแมลงเท่านั้น
แต่ก่อนจะพูดถึงแรงบันดาลใจจากใยแมงมุม เรามาเรียนรู้กันซักหน่อยว่า 'ใยแมงมุม' หรือ 'Spider Silk' คืออะไร สร้างอย่างไร และมีกี่แบบ
ใยแมงมุมคือเส้นใยที่แมงมุมสร้างขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ตั้งแต่การสร้างตาข่าย (Web) ไปจนถึงการสร้างถุงสำหรับบรรจุไข่ของตัวเมีย
เส้นใยแมงมุมมีส่วนประกอบหลักเป็นโปรตีนซึ่งผลิตจากต่อมสร้างใยที่อยู่บริเวณก้นซึ่งแม้ว่าเมื่อดูเผิน ๆ แล้ว เส้นใยเหล่านี้อาจจะดูเหมือนกัน
แต่ความจริงแล้วเส้นใยที่แมงมุมสร้างขึ้นนี้มีถึง 7 แบบ!! ซึ่งมีคุณสมบัติและการใช้งานที่แตกต่างกันไป โดยเส้นใยเหล่านี้ถูกผลิตขึ้นจากต่อมจำนวนมากมายใต้ท้องของแมงมุม ดังนี้
1. เส้นใยจากต่อม Ampullate (major) เป็นเส้นใยที่ใช้ในการสร้างโครงตาข่ายใยแมงมุม (Dragline) เส้นรอบวง (Lifeline) รวมถึงการแขวนตัวอยู่กลางอากาศ
2. เส้นใยจากต่อม Ampullate (minor) เป็นเส้นใยที่ใช้เป็นเหมือน “นั่งร้าน” ในขณะที่กำลังสร้างโครงตาข่าย
3. เส้นใยจากต่อม Flageliform ใช้ในการสร้างเส้นใยสำหรับดักจับเหยื่อ รวมถึงซ่อมแซมส่วนที่ชำรุดเสียหาย
4. เส้นใยจากต่อม Tubuliform ใช้ในการสร้างถุงใส่ไข่
5. เส้นใยจากต่อม Aciniform ใช้ในการห่อหุ้มตัวของเหยื่อ รวมถึงใช้ในการใส่ถุงน้ำเชื้อของตัวผู้
6. เส้นใยจากต่อม Aggregate มีลักษณะเป็นก้อนกลมเหนียว สำหรับยึดเส้นใยเข้าด้วยกัน
7. เส้นใยจากต่อม Piriform ใช้ในการยึดจับตาข่ายกับวัตถุอื่น ๆ
เส้นไย 7 ประเภทที่สร้างจากต่อมต่าง ๆ ของแมงมุม https://www.researchgate.net/figure/The-seven-types-of-native-silk-glands-and-threads-from-spider-of-Araneus-diadematus_fig1_325272086
การสร้างตาข่ายใยแมงมุมจะเริ่มจากการสร้างเส้นโครงร่างของตาข่ายเป็นรูปสามเหลี่ยมยึดกับวัตถุอื่น (เช่น ต้นไม้ พื้นดิน ขอบประตู ฯลฯ) จากนั้นจึงสร้างเส้นรัศมีและเส้นรอบวง สุดท้ายก็จะสร้างเส้นใยสำหรับดักจับเหยื่อไปในระหว่างเส้นรอบวงของตาข่าย การสร้างตาข่ายใยแมงมุมดังกล่าวจะใช้เวลาไม่นาน เพียงประมาณ 2 ชั่วโมงเท่านั้น
แต่เส้นใยแมงมุมนั้นมีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย ซึ่งนำไปสู่การประดิษฐ์คิดค้นของเหล่านักวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะเส้นใยที่ใช้ทำโครงสร้างของตาข่าย ซึ่งประกอบไปด้วย fibroin, spidroin 1และ spidroin 2 มีความเหนียวและแข็งแรงสูงมาก แม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่าเส้นผม แต่ใยแมงมุมสามารถจับแมลงที่บินมาด้วยความเร็วสูงได้โดยไม่เกิดการฉีกขาด
คาดว่าใยแมงมุมนั้นมีความแข็งแรงมากกว่าเส้นใยเหล็กที่มีขนาดเท่ากันถึง 5 เท่า และเหนียวกว่าเส้นใยเคฟลาร์ที่ใช้ทำเกราะกันกระสุน 3 เท่าเลยทีเดียว รวมถึงการผลิตเส้นใยของแมงมุมยังไม่เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย😲
และวันนี้ก็ขอนำเสนอ 3 สิ่งประดิษฐ์ที่ได้รับแรงบันดาลใจมาจากใยแมงมุมกันค่า
เทปกาวสองหน้าสำหรับการผ่าตัด: เปียกแค่ไหนก็ไม่หวั่น🩹🕸
ใยแมงมุมสามารถดูดซับน้ำเอาไว้และทำให้ไยเหนียวขึ้นเพื่อที่จะดักจับเหล่าแมลงเล็ก ๆ ไปเป็นเหยื่อได้ นำไปสู่การพลิกโฉมวงการผ้าพันแผล
นักวิทยาศาสตร์จาก MIT อยู่ระหว่างการปรับปรุง เทปกาวสำหรับการผ่าตัด (surgical tape) ที่สามารถติดและปิดแผลได้ภายในไม่กี่วินาทีเพียงแค่ใช้น้ำเช่นเดียวกับหลักการที่ใยแมงมุมสามารถดูดซับน้ำเอาไว้เพื่อเพิ่มความเหนียวนั่นเอง โดยล่าสุดประสบความสำเร็จในการทดสอบกับหนังและปอดของหมู
ซึ่งมีการใช้กรดโพลีอะคริลิก (polyacrylic) ในการดูดซับน้ำและเสริมด้วยเจลาคิดเพื่อสร้างพันธะโดยจะสามารถแตกตัวได้โดยไม่ทำให้เป็นอันตรายต่อร่างกายในระหว่างที่แผลสมาน
ดังนั้น หากเทปกาวนี้สำเร็จคนไข้ก็ไม่ต้องมีนัดไปตัดไหมอีกต่อไปรวมถึงยังช่วยลดความระคายเคืองจากวิธีในปัจจุบันได้อีกด้วย
Felice Frankel, Christine Daniloff, MIT
เลนส์ถ่ายภาพภายในร่างการมนุษย์ที่สร้างจากไยแมงมุม🧐
ใยแมงมุมสามารถใช้ในการผลิตเลนส์สำหรับถ่ายภาพความละเอียดสูงภายในเนื้อเยื่อในร่างกายได้
ใยของแมงมุมที่ใช้เพื่อปล่อยตัวจากที่สูงหรือที่เรียกว่า dragline silk โดยทั่วไปจะใช้เป็น "โครง" ของใยแมงมุม เพราะเป็นใยที่มีความแข็งแรงมาก
Cheng-Yang Liu นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย National Yang-Ming ในไต้หวันและทีมวิจัยได้ใช้ dragline silk จากแมงมุม Pholcus phalangioides หรือที่รู้จักกันในชื่อว่าคุณพ่อขายาว daddy-long-legs เป็นโครงสำหรับทำเลนส์
ในการทำเลนส์ จะคลือบใยแมงมุมด้วยแว็กซ์แล้วหยดเรซินใสทับลงไป เรซินจะคงรูปร่างเหมือนโดมที่ห้อยต่องแต่งจากเส้นใย จากนั้นนำโครงสร้างทั้งหมดไปอบด้วยเตาอบอัลตราไวโอเลตเพื่อให้แข็งตัว เลนส์ที่จะมีความกว้างเพียงไม่กี่ ‘ไมโครเมตร’ ซึ่งใกล้เคียงกับขนาดของเซลล์เม็ดเลือดแดง
ในการทดสอบเลนส์ได้ใช้การฉายแสงเลเซอร์บนตัวเลนส์ ซึ่งสร้างลำแสงที่เรียกว่าโฟโตนิกนาโนเจ็ท (photonic nanojet) ซึ่งเป็นลำแสงที่แคบมากทำให้สามารถจับโฟกัสได้ในระยะต่าง ๆ จากเลนส์
โดยจำนวนเรซินที่หยดลงบนใยแมงมุมและระยะเวลาก่อนนำเข้าเตาอบจะช่วยให้นักวิจัยสามารถควบคุมขนาดและรูปร่างของเลนส์รวมถึงวิธีที่เลนส์โฟกัสแสงได้
เลนส์ที่สร้างบนใยแมงมุม via. https://www.newscientist.com/article/2247428-lenses-made-with-spider-silk-could-help-take-pictures-inside-the-body/
กระจกสะท้อนแสง UV
ใยสะท้อนแสงที่จะช่วยชีวิตนกจากการบินชนกระจก🕊
นกสามารถเห็นแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ได้ซึ่งลักษณะเฉพาะในการมองเห็นของนก ดังนั้น บ่อยครั้งที่นกมักบินชนกระจกซึ่งนอกจากนกจะไม่รอดแล้วยังสร้างความเสียหายให้กับกระจกอีกด้วย
แต่จากคุณสมบัติของใยแมงมุมที่สามารถสะท้อนแสง UV ได้ ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจนักเพราะปกตินกก็จะไม่บินไปชนใยแมงมุม แม้ว่าจะเป็นสัตว์ที่กินแมลงเหมือนกัน
การค้นพบนี้เป็นแรงบันดาลใจให้ Glaswerke Arnold บริษัทผลิตแก้วสัญชาติเยอรมัน พัฒนากระจกป้องกันนก Orinlux ขึ้น โดยอาคารที่ใช้กระจกที่ฝังด้วยเส้นใยสะท้อนแสง UV มีรายงานว่าสามารถลดการชนของนกลดลงถึง 75-90% เลยทีเดียว
กระจกกันนกชน (ซ้าย) เราเห็นเป็นกระจกใสๆ ธรรมดา (ขวา) กระจกที่นกเห็นและนกจะไม่บินชนมัน via. https://generalglass.com/products/ornilux-bird-protection-glass/
ความจริงสิ่งประดิษฐ์จากแมงมุมยังมีอีกเยอะเลยค่ะ มีทั้งคนที่คิดค้นเครื่องยิงใยเลียนแบบสไปเดอร์แมนก็มี หรือการนำพิษของแมงมุมบางชนิดมาใช้ประโยชน์ก็มี ไว้ถ้ามีโอกาสจะนำมาส่งให้ได้อ่านกันนะคะ😆
และขอส่งท้ายตอนนี้ โดยอยากเล่าว่าความจริงตอนแรกตั้งใจว่าจะมาเล่าเรื่องของเจ้า 'กิ้งก่าสไปเดอร์แมน' (Mwanza flat-headed rock agama) เนื่องจากเห็นภาพที่เป็นไวรัลแล้วรู้สึกว่าเค้าเท่มาก ๆ
https://www.catdumb.tv/spider-man-lizard-777/
แต่พอลองไปหาข้อมูลดูพบว่ายังมีข้อมูลการศึกษาต่าง ๆ ของกิ้งก่าชนิดนี้ไม่มากนัก เลยเปลี่ยนเป็นเรื่องของแมงมุมเน้น ๆ ไปเลยดีกว่าค่ะ🕷
อ้างอิง
- ●
- ●
- ●
- ●
- ●
- ●
- ●
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
