Uusi nanokomposiitti sai inspiraationsa sirkkaäyriäisen tappavan lujan eturaajan rakenteesta.
Sirkkaäyriäisen eturaajojen materiaali on yksi maailman kestävimmistä. Matalissa vesissä elävä äyriäinen syö kovakuorisia mereneläviä, kuten taskurapuja, kotiloita ja simpukoita. Eturaajoillaan se murskaa jatkuvasti näiden kovia kuoria vahingoittumatta itse.
VTT:n tutkimusryhmä käytti sirkkaäyriäisen eturaajan rakennetta inspiraationaan luodessaan uuden iskunkestävän biokomposiitin koivun selluloosan nanokiteistä ja kahdesta erilaisesta proteiinista yhdessä singaporelaisen Nanyangin teknillisen yliopiston kanssa.
”Synteettisesti osataan kyllä valmistaa jäykkiä materiaaleja ja toisaalta joustavia materiaaleja, mutta näiden ominaisuuksien yhdistäminen on tekninen haaste. Luonnossa tällaiset materiaalit ovat kuitenkin melko tavallisia”, VTT:n tutkija Pezhman Mohammadi kertoo.
”Sirkkaäyriäisen eturaaja on pinnaltaan jäykkä, mutta sisempänä on pehmeämpi ja joustavampi kerros, joka toimii iskunvaimentimena. Hampaiden rakenne on saman tyyppinen.”
Kevyt ja kestävä
Uudella materiaalilla voisi tulevaisuudessa olla käyttöä monissa erilaisissa iskunkestävyyttä vaativissa sovelluksissa, kuten luotiliiveissä, tuulilasien ja tuuliturbiinien pinnoituksissa tai vaikkapa lonkan tekonivelien pinnoitteina. Ensimmäinen laboratoriossa valmistettu sovellus on hammasimplantin kruunu.
”Luontoa jäljittelevien rakenteiden muodostuminen ja mineralisoituminen vie aikaa, joten valitsimme pienimmän mahdollisen sovelluksen konseptimme testaamiseen”, Mohammadi sanoo.
Uusi materiaali vaikuttaa lupaavalta: hammasimplantin kruunu on kevyempi ja kestävämpi kuin implanteissa käytettävät keraamiset kruunut.
”Lisäksi, vaikka prosessi vie aikaa, raaka-aineet eivät ole kovin kalliita eikä prosessi vaadi myöskään paljon energiaa. Niinpä tällaisista hammasimplanteista voisi tulla hyvinkin edullisia.”
Seuraava askel olisi kehittää menetelmää isompaan mittakaavaan.
”Luonnossa on niin paljon inspiroivia materiaaleja, joista ottaa mallia, että tutkijana on joskus vaikea fokusoitua vain yhteen. Uskon kuitenkin, että tämä on yksi niistä materiaaleista, joita kannattaa viedä eteenpäin.”
2,5-vuotinen hanke toteutettiin VTT:n ja Jenny ja Antti Wihurin rahaston rahoituksella, osana professori Merja Penttilän johtaman Centre for Young Synbio Scientists (CYSS) -ohjelman toimintaa.
Teksti: Katariina Krabbe
Kuva: VTT
