Strategije preživljavanja koje koristi jedna od najagresivnijih, teritorijalnih i najotrovnijih vrsta mrava mogu utrti put revolucioniranju robotike, medicine i inženjeringa.
Vatreni mravi preživljavaju poplave tako što privremeno povezuju svoje noge kako bi stvorili strukturu nalik splavu, omogućavajući im da zajedno plutaju na sigurno kao ujedinjena kolonija, a zatim se puštaju da nastave svoje individualne forme.
Crpeći inspiraciju iz ovog prirodnog procesa, istraživači sa Teksaškog univerziteta A&M otkrili su metodu koja omogućava sintetičkim materijalima da oponašaju autonomno sastavljanje, rekonfiguraciju i rastavljanje mrava kao odgovor na promene u okruženju kao što su toplota, svetlost ili rastvarači.
Istraživači su koristili polimerne trake koje menjaju oblik i koje se mogu samostalno sastaviti, promeniti zapreminu i rastaviti po potrebi korišćenjem hidrogelova koji reaguju, tečnih kristalnih elastomera ili polukristalnih polimera koji se mogu savijati ili uvijati. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Prirodni materijali.
Kao student na dodiplomskim studijama, dr Tejlor Ver, sada vanredni profesor na odeljenjima za biomedicinsko inženjerstvo i nauku o materijalima i inženjering u Tekas A&M, bio je opčinjen člankom o mravima. Već zainteresovan za materijale i istraživanja, njegov osećaj čuđenja je pokrenut kada je Ver otkrio da vatreni mravi koriste genijalne strategije preživljavanja tokom poplava.
„Mi težimo da se fokusiramo na oponašanje zaista divnih stvari u prirodi—kao što su krila leptira. Ali takođe je možda vredno oponašati neke stvari koje nam u prirodi nisu toliko interesantne, a koje su i dalje izuzetno korisne, kao što je ponašanje vatre mravi“, rekao je on. „Lepo je oponašati stvari koje su zaista impresivne čak i ako nisu toliko voljene. Od takvih stvorenja možete mnogo naučiti.“
Ovaj metod omogućava stvaranje i manipulaciju strukturama u izazovnim okruženjima, poput ljudskog tela, bez invazivnih procedura. Korišćenjem reaktivnih hidrogelova, tečnih kristalnih elastomera ili polukristalnih polimernih traka koje se savijaju i uvijaju, čvrsti biomaterijal se može rastaviti u oblik koji se kreće kao tečnost za injekciju, a zatim ponovo sastaviti kada je na mestu.
„Već imamo materijale koji bi mogli da se promene u obliku, ali smo mislili da bi bilo stvarno kul kada bi mnoge pojedinačne čestice materijala mogle da rade zajedno kako bi formirale strukture poput mrava“, rekao je Ver.
„U dokumentarcima o prirodi možete videti da mravi formiraju mostove, splavove i druge stvari, ali ono što je takođe važno je da mogu da se puste i ponovo postanu mrav. Reverzibilna promena oblika reagujućih polimera omogućava slično ponašanje u čisto sintetičkim sistemima. “
Glavni autor članka je dr Mustafa Abdelrahman, bivši student doktorskih studija na Vareu, koji je sada postdoktorski saradnik na Univerzitetu Harvard. Ostali saradnici uključuju istraživače iz grupe dr Akhilesh Gaharvar u odeljenju za biomedicinski inženjering u Teksas A&M, dr Carmel Majidi sa Univerziteta Carnegie Mellon i dr Franck Vernerei sa Univerziteta Kolorado u Boulderu.
Budući primenjeni istraživački projekti uključuju korišćenje biomaterijala koji se mogu injektirati da pomognu u lečenju tkiva. Ipak, u suštini, Ver je rekao da je tim zainteresovan za oponašanje ponašanja koje se vidi kod drugih životinjskih rojeva i razumevanje šta se dešava ako se čestice mogu naterati da plivaju pre ili tokom njihovog zaplitanja.
