Femton små soldaggsplantor sitter på en fönsterbräda, samlar solljus och äter kött i Mingjun Zhangs labb på University of Tennessees Knoxville campus. Soldaggsväxter är köttätare, konsumerar insekter genom att fånga dem med små självhäftande kulor på ändarna av deras tentakler.

Tentaklarna och deras vidhäftande egenskaper kan vara naturens design för att fånga insekter, men Zhangs forskargrupp hoppas att samma lim en dag kan hjälpa till att fästa din mormors ersättningshöft eller ditt konstgjorda knä utan rädsla för att dina kroppar ska avvisa det.

Postdoktorand Scott Lenaghan förklarade att idén bakom denna forskning vid Nano Bio-systems and Bio-mimetics Lab är att lära av biologiska principer och tillämpa ingenjörskonst längs vägen för att utveckla en slutprodukt som använder dessa föreningar och principer för att främja teknologi. .

Att hitta organiska biomaterial

Labbets mål är att studera biologiskt material på nanoskala - en miljon gånger mindre än ett sandkorn - i hopp om att efterlikna vad naturen har gjort i miljontals år och tillämpa det i det dagliga livet, precis som svävande fåglar inspirerade till skapandet av flygplan.

Vid medicinska ersättningsoperationer, "du behöver något celler kan känna igen och fästa vid, " sa Lenaghan. Med soldagg, forskarna kan ha funnit just det, eftersom nanopartiklarna i dess lim lätt känns igen av mänskliga celler.

Förutom forskning om de häpnadsväckande vidhäftande egenskaperna hos den köttätande soldaggväxten, Zhang och hans kollegor utforskar nanopartiklar som finns i engelsk murgröna. Dessa partiklar kan sprida ljus, och kan möjligen vara ett alternativ till de metallbaserade nanopartiklar som för närvarande används i solskydd, sa Lenaghan. Forskarna rapporterade sitt arbete, stöds av anslag från National Science Foundation (NSF) och Army Research Office, i en tidning från 2010 i Journal of Nanobiotechnology .

Medicinsk användning

I augusti 2010 tidskriften, Zhangs grupp publicerade artikeln "Nanofibrer och nanopartiklar från det insektsfångande limmet från soldaggen (Drosera) för cellfästning." Forskarna rapporterade att naturligt förekommande nanofibrer och nanopartiklar från det utsöndrade limmet från soldaggen visar en hög kompatibilitet för att fästa celler.

Lenaghan noterar också att nanofibrerna potentiellt kan användas på självhäftande bandage för att förbättra sårläkning genom att belägga skärsår med biologiska material som exciterar cellaktivitet, istället för att bara täcka ett sår med bomull.

Soldaggslimmet har "Spiderman"-egenskaper. Till exempel, den kan sträcka sig till en miljon gånger sin normala storlek. De flesta gummiband kan sträcka sig till ungefär sex gånger sin ursprungliga längd. Denna anmärkningsvärda elasticitet gör den vidhäftande dagg som utsöndras från växten till ett potentiellt effektivt val för beläggning av ersättningskroppsdelar, regenererande döende vävnader, läker sår och förbättrar syntetiska lim. Materialet är så klibbigt och elastiskt att det också är ekonomiskt - mindre än en mikroliter (0,0002 teskedar) skulle täcka 25 kvadratmillimeter (cirka 0,04 kvadrattum).

Zhangs labb samarbetar med Plant Biotechnology Department vid University of Tennessee för att odla soldaggar i avdelningens växthus och teamet använder bildresurser från Michigan State University för att observera och registrera resultaten.

Andra användningsområden

Medan medicinska tillämpningar för nanopartiklar fortsätter att utvecklas, en av de ledande användningsområdena för nanopartiklar idag är i kosmetika. Nanopartiklarna säkerställer att de flera ingredienserna interagerar på ett lämpligt sätt för att göra utjämnande och glödande effekter.

"Vi har blivit kontaktade av flera kosmetikaföretag som har frågat om vår forskning och dess tillämpningar, sa Lenaghan.

Forskning om soldagg och engelsk murgröna i Zhangs labb är en del av ett växande fält av "nästa generation" material som har en bred tvärvetenskaplig inverkan. Förhoppningen är att ersätta de många syntetiska produkter vi använder dagligen med naturligt förekommande ämnen.

"I det ideala scenariot, om du hade ett brutet ben, du vill ha ett ämne som kommer att brytas ned när dina vävnader läker runt det, gör det som är kvar till ditt material, " sa Lenaghan.

Bli inte förvånad om du en dag snart kan köpa plåster gjorda av soldagg.