Οι Στρατηγικές Επιβίωσης των Φωτιάς Πόνυκων Εμπνέουν Προόδους στη Ρομποτική και την Ιατρική

Οι φωτιά πόνυκες, γνωστοί για την επιθετικότητα, την εδαφική συμπεριφορά και τα δηλητηριώδη τσιμπήματά τους, έχουν αναπτύξει στρατηγικές επιβίωσης

που

μπορεί να έχουν ευρείες εφαρμογές στη ρομποτική, την ιατρική και τη μηχανολογία. Οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι οι φωτιά πόνυκες μπορούν να επιβιώσουν σε πλημμύρες δημιουργώντας σκάφη με τα διασυνδεδεμένα πόδια τους, επιτρέποντάς τους να επιπλέουν συλλογικά και να εξασφαλίζουν την επιβίωση όλης της κολονίας. Αυτή η συμπεριφορά έχει εμπνεύσει τους

επιστήμονες

να εξερευνήσουν πώς συνθετικά υλικά μπορούν να μιμηθούν την αυτόνομη συνάθροιση και αποσυνάθροιση των μυρμηγκιών ως ανταπόκριση σε περιβαλλοντικές αλλαγές.

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Materials αναφέρει τη χρήση πολυμερών μεταλλασσόμενων κορδονιών που μπορούν να αυτοσυνθέτονται, να αλλάζουν όγκο και να αποσυνθέτονται χρησιμοποιώντας ανταποκρίσιμα υδρογέλη, ελαστομερή υγρά κρύσταλλα ή ημικρυσταλλικούς πολυμερείς. Αυτά τα υλικά μπορούν να λύγισουν, να στρίβουν και να προσαρμόζονται σε διάφορες συνθήκες, όπως η θερμότητα, το φως ή διαλύματα, επιτρέποντας τη δημιουργία και τον χειρισμό δομών σε προκλητικά περιβάλλοντα.

Η ομάδα ερευνητών, υπό την καθοδήγηση του αναπληρωτή καθηγητή Τέιλορ Ουέρ από το Πανεπιστήμιο του Τέξας Α&Μ, πιστεύει ότι αυτή η μέθοδος κρύβει τεράστιες δυνατότητες για μη επεμβατικές διαδικασίες στον τομέα της ιατρικής. Χρησιμοποιώντας υλικά που μπορούν να μεταβληθούν στη μορφή και να μιμηθούν τη συμπεριφορά των φωτιά πόνυκων, γίνεται δυνατή η ανάπτυξη στερεών βιομηχανικών υλικών που μπορούν να διασπαστούν σε κατάσταση υγρού για ένεση και να ξανασυναρμολογηθούν μόλις τοποθετηθούν.

Ο ευέλικτος χαρακτήρας αυτών των ανταποκριτικών πολυμερών ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη ενδοντοδιακλαδίτικων βιομηχανικών υλικών που μπορούν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση των ιστών. Επιπλέον, οι επιστήμονες είναι ενθουσιασμένοι για τη δυνατότητα μιμητικής της συμπεριφοράς των κοινωνιάρχων που παρατηρείται σε άλλα ζώα και για την εξερεύνηση της ικανότητας των σωματιδίων να κολυμπούν πριν ή κατά τη διάρκεια της αλληλοδικτύασης.

Ενώ οι προσπάθειες έρευνας επικεντρώνονται επί του παρόντος στις δυνατότητες στη ρομποτική, την ιατρική και τη μηχανολογία, αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της εμπνευσμένης από τη φύση ανακάλυψης, ακόμα και σε πλάσματα που μπορεί να μην θεωρούνται παραδοσιακά θαυμαστά. Παρατηρώντας και μιμούμενοι τις στρατηγικές που χρησιμοποιούν οι φωτιές πόνυκες, οι ερευνητές μπορούν να ανακαλύψουν νέες λύσεις για πολύπλοκες προκλήσεις και να διαθέσουν την καινοτομία σε μια ευρεία γκάμα πεδίων.

Το έργο χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημονικής Έρευνας, το Γραφείο Έρευνας του Στρατού και το Ταμείο Αριστείας του Πανεπιστημίου του Τέξας Α&Μ. Συνεργάτες από ιδρύματα, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon και του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder, συνέβαλαν στη μελέτη, αποδεικνύοντας τόσο το διεπιστημονικό χαρακτήρα της έρευνας αυτής όσο και τη συν

εργασία

ανάμεσα σε διάφορα ιδρύματα.

Ερωτήσεις – FAQ:

Ε: Ποια είναι η κύρια στρατηγική επιβίωσης των φωτιά πόνυκων;

Α: Οι φωτιά πόνυκες επιβιώνουν σε πλημμύρες δημιουργώντας σκάφη με τα διασυνδεδεμένα πόδια τους.

Ε: Ποια είναι η δυνητική εφαρμογή της στρατηγικής επιβίωσης των φωτιά πόνυκων;

Α: Οι επιστήμονες εξερευνούν το πώς μπορούν συνθετικά υλικά να μιμηθούν τη συναρμολόγηση και την αποσυναρμολόγηση των φωτιάς πόνυκων αντιδρώντας σε περιβαλλοντικές αλλαγές.

Ε: Ποια υλικά χρησιμοποιούνται για να μιμηθούν τη συμπεριφορά των φωτιάς πόνυκων;

Α: Υλικά πολυμερής που μεταβάλλουν το σχήμα τους, αλλάζουν όγκο και αποσυναρμολογούνται χρησιμοποιώντας υδρογέλες, ελαστομερή υγρά κρύσταλλα ή ημικρυσταλλικούς πολυμερείς.

Ε: Πώς μπορούν αυτά τα υλικά να χρησιμοποιηθούν στην ιατρική;

Α: Μιμούμενοι τη συμπεριφορά των φωτιάς πόνυκων, μπορούν να αναπτυχθούν στερεά βιομηχανικά υλικά που μπορούν να διασπαστούν σε κατάσταση υγρού για ένεση και να ξανασυναρμολογηθούν μόλις τοποθετηθούν.

Ε: Υπάρχουν και άλλες δυνητικές εφαρμογές για τα ανταποκριτικά πολυμερή;

Α:

Ναι

, αυτά τα πολυμερή μπορούν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη ενδοντοδιακλαδίτικων βιομηχανικών υλικών για την αποκατάσταση των ιστών και για την εξερεύνηση της συμπεριφοράς των κοινωνιάρχων και της κολύμβησης σωματιδίων.

Ορισμοί:

– Φωτιές πόνυκες: Μυρμήγκια γνωστά για την επιθετικότητά τους, την εδαφική συμπεριφορά και τα δηλητηριώδη τσιμπήματά τους.

– Σκάφη: Δομές που δημιουργούν οι φωτιές πόνυκες με τα διασυνδεδεμένα πόδια τους για να επιπλέουν κατά τη διάρκεια πλημμυρών.

– Συνθετικά υλικά: Υλικά που δημιουργούνται από τον άνθρωπο και μιμούνται τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των φυσικών υλικών.

– Αυτόνομο: Αυτοδιοικούμενο ή αυτορυθμιζόμενο.

– Βιο-υλικά: Υλικά που αλληλεπιδρούν με βιολογικά συστήματα, όπως ιστοί και όργανα.

Σχετικοί σύνδεσμοι:

– Πανεπιστήμιο του Τέξας Α&Μ:

https://www.tamu.edu/


– Nature Materials:

https://www.nature.com/natmater/


– Εθνικό Ίδρυμα Επιστημονικής Έρευνας:

https://www.nsf.gov/


– Γραφείο Έρευνας του Στρατού:

https://www.aro.army.mil/


– Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon:

https://www.cmu.edu/


– Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder:

https://www.colorado.edu/