Các nhà nghiên cứu giải mã những bí mật lớn từ gạc hươu

Dân trí

Các nhà khoa học vật liệu cho biết đã giải mã thành công bí mật được che giấu trong nhiều năm qua. Cụ thể, họ cho biết độ bền, sức mạnh chúng ta thường thấy ở gạc hươu (sừng hươu) là nhờ sự sắp xếp so le, xen kẽ giữa các sợi nano, dẫn đến hình thành loại vật liệu đặc biệt có cấu trúc "không thể phá vỡ".

Các nhà nghiên cứu giải mã những bí mật lớn từ gạc hươu - 1

Gạc hươu có đặc điểm tương đối đặc biệt, ở chỗ: chúng độ cứng của nó không những đủ để chịu được va đập, tác động mạnh và nghiêm trọng từ bên ngoài mà còn giúpc nó trở thành một thứ vũ khí sắc bén, đủ để có thể đẩy lùi bất cứ kẻ thù nào có ý định tấn công loài này. Những đặc điểm tuyệt vời đã thu hút sự chú ý và khiến các nhà khoa học phải bắt tay vào điều tra những bí mật của gạc hươu, một trong số những nghiên cứu đó là nghiên cứu về độ ẩm của gạc hươu cũng đã từng được thực hiện. Tuy nhiên, giờ đây, nhóm nghiên cứu thuộc Trường Queen Mary, trường Đại học London (QMUL) tuyên bố đã giải mã những bí mật đằng sau chiếc gạc hươu.

Thông qua việc thiết lập mô hình trên máy tính cũng như áp dụng kỹ thuật x-ray tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã quan sát cấu trúc bộ gạc trên cấp độ phân tử nano. Qua quan sát, họ nhận thấy các cơ chế chịu trách nhiệm về độ bền - đó là hệ thống các sợi được sắp xếp không liên tục, hình thành nên loại chất liệu bao gồm các protein không có collagen và khoáng chất ở giữa, có khả năng chịu đựng những va chạm, tổn thương.

TS. Ettore Barbie - đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Liên kết giữa các protein không có collagen không chặt chẽ nên dễ dàng bị phá vỡ và có thể tái tạo, do đó, được gọi là liên kết thay thế". "Ma trận giữa sợi nhỏ này bị hư hại do tính dễ bị phá vỡ của liên kết thay thế và bong liên kết giữa các khoáng chất và proteins. Trong khi đó, cấu tạo bố trí xen kẽ có tác dụng làm dịu bớt sức căng và cho phép chuyển đổi có hiệu quả lực trượt giữa các sợi".

Nhóm nghiên cứu khẳng định nhận thức mới về gạc hươu mang lại những hình dung rõ ràng hơn về các mô hình cấu trúc của xương. Tuy vậy, trọng tâm trước mắt là họ sẽ phải sử dụng kiến ​​thức để hướng tới nghiên cứu một thế hệ vật liệu mới có khả năng chống chịu những tổn thương và được sản xuất với hình thức in 3D.

"Bước tiếp theo của chúng tôi là tạo ra một mô hình in 3D với các sợi được sắp xếp trong cấu hình so le và liên kết bởi một giao diện đàn hồi", Barbieri nói. "Mục đích là để chứng minh rằng sản xuất chất độn dính - khi một nguyên mẫu có thể tạo ra một lớp tại một thời điểm - có thể được sử dụng để tạo ra vật liệu composite có khả năng chống va đập".

Báo cáo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí ACS Biomaterials

P.K.L-NASATI (Theo Newatlas)