بیوتکنولوژی میکروبی

تولید مروارید مصنوعی با استفاده از باکتری

زیست‌شناسان در دانشگاه روچستر یک روش ارزان و سازگار با محیط زیست برای ساختن مروارید با استفاده از باکتری‌ها را کشف کرده‌اند. در این روش از مواد بیولوژیکی برای ساخت مروارید استفاده می‌شود و مروارید مصنوعی ساخته شده به طور شگفت‌آوری سفت و سخت است.


قوی‌ترین مواد مصنوعی ساخته‌شده دسته‌ای هستند که غالباً از طبیعت تقلید می‌کنند. یکی از مواد طبیعی که دانشمندان برای ساخت مصنوعی آن تلاش کرده‌اند، مروارید است. در حالی که خواص منحصر به فرد مروارید باعث ایجاد انگیزه خارق‌العاده در تولید مصنوعی آن می‌شود، اغلب روش‌های تولید آن پیچیده و دشوار است.

خواص مکانیکی چشمگیر مروارید طبیعی ناشی از ساختار سلسله‌ای و لایه لایه‌ای آن است. در مقاله‌ای که توسط محققان دانشگاه روچستر منتشر شده، روش استفاده از دو سویه باکتری برای تکثیر این لایه‌ها شرح داده شده است. هنگامی که مرواریدهای مصنوعی تولید شده تحت میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند، مشاهده شد که آن‌ها مشابه مرواریدهای طبیعی تولید شده توسط نرم‌تنان هستند.

برای ساخت مواد اولیه‌ی مروارید مصنوعی به تجهیزات گران‌قیمت و شرایط عملیاتی ویژه از جمله دمای بالا، فشار بالا و مواد شیمیایی سمی نیاز است. بسیاری از محققان برای ساخت مروارید مصنوعی از لایه‌های پلیمری استفاده می‌کنند که تنها در محلول‌های غیر آبی مانند حلال آلی حل می‌شوند.

برای ساخت مروارید مصنوعی محققان لایه‌های نازکی از کربنات کلسیم مانند سیمان و پلیمر چسبناک می‌سازند. آن‌ها ابتدا یک اسلاید شیشه‌ای یا پلاستیکی را در یک ظرف حاوی باکتری اسپوروسارسینا پاستوریی و منبع کلسیم و اوره قرار می‌دهند که این ترکیب باعث کریستالسیون کربنات کلسیم می‌شود، سپس برای ایجاد لایه پلیمری اسلاید را در محلول باکتری باسیلوس در یک انکوباتور قرار می‌دهند.

تقریباً برای ایجاد یک لایه با ضخامت پنج میکرومتر از کربنات کلسیم و پلیمر، یک روز زمان نیاز است. محققان در حال حاضر به دنبال تکنیک‌های جدید برای پوشش مواد دیگر مانند فلز بر روی مروارید هستند، به طوری که لایه‌‌ای ضخیم‌تر در مدت زمان کمتر ایجاد کنند.

یکی از ویژگی‌های خارق‌العاده مروارید تولید شده سازگاری بالا با بدن انسان است که می‌تواند در کاربردهای پزشکی مانند استخوان‌های مصنوعی و ایمپلنت‌ها مورد استفاده قرار بگیرد. در حالی که مروارید مصنوعی یک ماده سخت‌تر و محکم‌تر از اکثر پلاستیک‌هاست، اما بسیار سبک وزن است که این یک ویژگی برتر برای ساخت وسایل حمل و نقل مانند هواپیما، قایق یا موشک به حساب می‌آید زیرا در این وسایل نقلیه هر چقدر وزن کمتر باشد، مصرف سوخت کمتر می‌شود.

از آنجایی که برای تولید مروارید باکتریایی نیاز به تجهیزات پیچیده‌ای نیست و پوشش روی مروارید محافظ در برابر تخریب شیمیایی و رطوبت هواست، مروارید باکتریایی به‌عنوان ماده‌ای مناسب برای کاربرد در مهندسی عمران در جهت پیشگیری از ترک و پوشش‌های محافظتی برای کنترل فرسایش به حساب می‌آید.

توسط
Phys.org
منبع
Biomimetic Materials
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

مژگان محبی

اهل اصفهان | دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی - بیوتکنولوژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

× 1 = ده

دکمه بازگشت به بالا
بستن