Virusų dovana: neblunkančios spalvos be dažų ir pigmentų

Šio nanometrinio rašto veikimo principas panašus į kai kurių paukščių snapus ir beždžionių veidus stulbinančiomis spalvomis išmarginantį paviršių. Jame taip pat nėra nei dažų, nei pigmentų.

Gamtoje tokie „stebuklai“ vyksta dėl kolageno. Kolagenas – siūlo pavidalo baltymas, vienas svarbiausių atraminių tarpląstelinės medžiagos baltymų jungiamuosiuose audiniuose ir epitelinio audinio pamatinėje membranoje.

Kitaip, nei pigmentai, kurių spalva atsiranda dėl jų molekulių selektyvaus matomos šviesos bangų sugėrimo, kolagenas yra bespalvis – iš jo, pavyzdžiui, sudarytas permatomas žmogaus akies lęšiukas.

Tačiau kolagenas gali tapti ir spalvotu, kai jo gijos sudaro tvarkingus darinius – iš jų susidaro sudėtingos nanostruktūros, kurių forma nulemia atspindimos šviesos bangų ilgį. Šios struktūros sutvarkytos keliais lygiais ir yra ganėtinai sudėtingos.

Sužavėtas šios sudėtingos, nanometrų lygio struktūros, Seung-Wuk Lee iš Kalifornijos universiteto Berklyje su kolegomis sumanė kažką panašaus sukurti laboratorijoje.

Bet užuot kaip statybinius blokus naudoję kolageną, jie pasitelkė nekenksmingus lazdelės formos virusus, kurie natūraliai patys savaime yra susukti, panašiai kaip kolageno pluošteliai. Atsidūrę tirpale, susuktieji virusai sudaro naujas struktūras, savaime suformuodami grandines, plokštumas ir spirales.

Tokie struktūrizuoti skysčiai yra tarsi skystieji kristalai. Lee komanda surado paprastą būdą, kaip „sušaldyti“ šią skysto kristalo struktūrą į ištisinę juostą: į viruso tirpalą pamerkiama stiklo plokštelę ir tada lėtai ištraukiama.

Ištraukimo metu apjungiami procesai ir jėgos, veikiančios tarp tirpalo, oro ir stiklo: garavimas, paviršiaus įtempimas ir jėgos tarp skysčio ir plokštelės molekulių. Veikdamos kartu jos sukuria sudėtingą struktūrą, prilimpančią prie stiklo ir vandeniui išgaravus, sukietėjančią į juostas, „susuktas virves“ ar „banguotus makaronus“.

Keisdami plokštelės traukimo greitį ar virusų koncentraciją tirpale, lemiančią virusų išsidėstymo glaudumą skystajame kristale, tyrėjai galėjo nustatyti tikslią ant plokštelės susidarančios plėvelės struktūrą – tuo pačiu ir jos vizualines ypatybes.

Esant mažai virusų koncentracijai, buvo gaunama skaidri plėvelė, panaši į kolageną mūsų akyse, su virusų gijomis, išdėstytomis vertikaliai stiklo paviršiui. Norėdami gauti spalvas, tyrėjai panaudojo daugiau virusų, kurie sudarė struktūrą, panašią į ilgų, banguotų makaronų krūveles.

Virusinė apranga

Plėvelės, gautos naudojant didelės virusų koncentracijos tirpalą ir lėtai traukiant, tapo vaivorykštinės, keičiančios spalvą, priklausomai nuo žiūrėjimo kampo. Tuo tarpu greitesnis plokštelės traukimas suspausdavo „makaronų“ bangeles ir plėvelė būdavo vienspalvė. Raudonos, mėlynos, žalios ir geltonos juostelės ant tos pačios plokštelės buvo išgaunamos keičiant jos traukimo greitį.

Galimybė iš vienodų statybinių blokų gauti daug skirtingų spalvų plėvelių, suteikia gerą būdą nebrangių dangų gaminimui, sako Amy Blum iš McGill universiteto Monrealyje, Kanadoje.

Ji taip pat siūlo naudoti virusus blukimui atsparių drabužių gamybai. Dažai blunka, kai pigmento jungtys, sugeriančios tam tikro dažnio šviesą, su laiku pasikeičia ir absorbavimas nusilpsta. Kadangi naujoji danga sukuria spalvą visai kitu būdu, ji neturėtų blukti. Tačiau Blum nerimauja, kad neaišku ar virusinė danga kibs prie medvilnės taip, kaip prie stiklo.

Tad šioje srityje nusimato dar daug tyrimų, tačiau jau ir pirmieji rezultatai yra įdomūs bei žadinantys fantaziją.