Ученые из ДВФУ вместе со швейцарскими коллегами исследовали наноструктуры, покрывающие роговицу глаз у мух дрозофил. На их примере узнали, как экономично и экологично производить безопасные биоразлагаемые нанопокрытия с антимикробными, антибликовыми и самоочищающимися свойствами, которые можно применять практически во всех областях человеческой деятельности, включая медицину, наноэлектронику, автомобилестроение и текстильную промышленность.
Статья об этом опубликована в Nature vk.cc/aAIbTs
Нанопокрытие обладает свойствами, востребованными в самых разных сферах. Его можно наносить на любые трехмерные структуры, и, в зависимости от задач, придавать ему антибликовые, антибактериальные и гидрофобные свойства, в том числе способность к самоочищению. Последнее, например, очень важно для дорогостоящих многоразовых контактных линз, корректирующих форму хрусталика. Аналогичные антирефлекторные покрытия, созданные более сложными и затратными методами, сегодня используют на панелях компьютеров, очков, покрывают ими дорогие картины в музеях, чтобы исключить отражение и преломление света.
Искусственно пересобрать покрытие роговицы мушек дрозофил ученым удалось с помощью методов обратной и прямой биоинженерии: сначала они «разобрали» защитный слой роговицы на составляющие компоненты, которыми оказались белок ретинин и роговичный воск (жиры), а потом воспроизвели его в условиях комнатной температуры, покрыв им стекло и пластик.
Покрывать защитным слоем можно и любые другие виды материалов. Для этого нужно соединить ретинин с иными видами восков, а также провести генетические манипуляции с самим белком, что позволит создавать на основе нанопокрытия более сложные функциональные структуры.
Механизм, который лежит в основе образования защитных наноструктур на роговице мушек дрозофил — это самоорганизующийся процесс, описанный Аланом Тьюрингом еще в 1952 году как механизм реакции-диффузии. Это удалось подтвердить с помощью математического моделирования. По такому же принципу формируются, например, пятна на шкуре зебры или леопарда. Наноструктуры, защищающие роговицу глаз дрозофил, — первый известный пример узоров Тьюринга в наномасштабе.
Следующим этапом работы может стать моделирование на основе механизма Тьюринга трехмерного нанопокрытия (с нановоронками, наноколоннами, наноклубками в толще покрытия), что станет работой на самой границе современного научного знания и может иметь очень интересные фундаментальные и прикладные последствия.