Паучий шелк давно используется в медицине, потому что он прочнее синтетических волокон, не токсичен и не вреден для живых клеток.
Изображение паука, используемого в исследовании, и купольная линза, созданная на его драглайн-шелке. © Cheng-Yang Liu
Исследователи предложили новый способ применения паучьего шелка. Из него планируют делать линзы для биологических систем визуализации.
Пауки плетут разные типы шелка, с уникальными свойствами и функциями. Один из них — драглайн-шелк, из которого состоит паутина. Его можно назвать отличным оптическим волокном, потому что его показатель преломления равен примерно 1,55 (для сравнения, показатель преломления стекла — около 1,5). Он дает контрастное и яркое изображение, и с ним очень удобно работать. «Высокие эластичность, вязкость и прочность на растяжение делают драглайн-шелк интересным природным материалом», — отметил Чэн-Ян Лю, один из авторов исследования и профессор Национального университета Янь-мин. Результаты опубликованы в журнале Journal of Applied Physics
Группа ученых собрала паутину фаланговидного фолькуса, представителя семейства пауков-сенокосцев, обитающего в Европе. Из его крупной ампульной железы взяли нить, которую превратили в плотное, гладкое и однородное шелковое волокно, а затем налили на него немного воска и смолы. Под их воздействием полотно сформировало купола в местах, куда попали капли смолы. Затем его поместили в печь, чтобы дать затвердеть.
Оказалось, в таком виде его можно будет использовать в качестве оптической линзы. «Купольная линза с гибкими фотонными нанометрами подойдет для визуализации наноразмерных объектов на различных глубинах в пределах биологической ткани», — сказал Лю.
Механизмы, генерирующие фотонные наноэлектриты (PNJ), используют в научных исследованиях, биологической визуализации клеток и микроорганизмов, а также в хирургии. Для получения оптимальных PNJ ученые предложили несколько методов манипулирования частицами. К сожалению, все они являются слишком дорогими. Использование паучьего шелка может стать простым и дешевым способом работы с PNJ.
В процессе измерений ученые выяснили, что размер и расположение длинных PNJ, которые создает хорошо освещенная линза, сильно зависит от ее размера. Чтобы получить оптимальный пучок PNJ, необходимо использовать среднюю диэлектрическую купольную линзу. PNJ с длинным фокусным расстоянием подходит для получения больших изображений.
Шелковое волокно с купольной линзой будет особенно полезным для биологической визуализации из-за своих биосовместимости и гибкости. «Нативные шелковые волокна интересны для применений в оптике, связанных с визуализацией и зондированием в нескольких областях. Естественная оптическая биолинза на основе паутинного шелка вполне осуществима и заслуживает дальнейшего изучения», — заявляет автор исследования.
