Letecký průmysl se inspiruje u ryb  
Konstruktéři letadel se učí od platýzů. Vzorem je protein, který se váže na vznikající ledové krystaly. Snahou je získat na povrchu letadel vrstvu, která by bránila vzniku námrazy.

 

První sekvence fyziologicky důležitého proteinu – inzulínu, byla určena Frederickem Sangerem, který za to dostal v roce 1958 Nobelovu cenu. Od té doby výzkum pokročil mílovými kroky a my se nestačíme divit nad nepřeberným množstvím struktur, funkcí a vlastností těchto látek.  Jen pro představu v čem všem mají proteiny prsty, stojí za to připomenout jejich členění podle funkce:

1. Enzymy  (katalytická aktivita)
2. Zásobní proteiny (ovalbumin, cassein, ferritin)
3. Transportní proteiny (hemoglobin, lipoproteiny, membránové transportéry např. lactose permease, MntH, transport AAs, Glc. přes biologické membrány)
4. Kontraktilní proteiny (dynein, aktin-myosin)
5. Strukturní proteiny (kolagen, elastin, keratin, fibrin)
6. Obranné proteiny (imunoglobuliny, fibrinogen, trombin, bakteriální toxiny, aj.)
7. Regulační proteiny (hormony, např. inzulín)
Některé nové odhalené vlastnosti se ani do tohoto členění nevešly a tak musela být zřízena další, osmá, kategorie:  “Proteiny s jinou funkcí”.   Ta se nyní těší velkém zájmu biologů i rostlinných šlechtitelů a nově i konstruktérů letadel.

 

Za všechno mohou platýzi
Teplota některých platýzů může klesat až dva stupně pod bod mrazu a přesto se z nich kusy ledu nestanou. Může za to speciální antifreeze-protein.  Dlouho se myslelo, že se tvoří v játrech. Nakonec se ukázalo, že játra s tím nemají nic společného. Proteinový „Fridex“ vzniká rybám ve slinivce břišní (pankreasu). Odtud je vylučován do střeva. To proto, protože pro rybu je důležité, aby potrava ve střevě nezamrzla a trávení pokračovalo. Ze střeva se část nemrznoucího proteinu dostává do krve a odtud i do dalších orgánů. Tak je ochráněn organismus celý.


 

Zvětšit obrázek
Pseudopleuronectes americanus (americký platýz) inhibuje růst krystalů tak, že produkuje protein, který se váže na vznikající ledová jádra. Protein má struktury, které se se vznikajícím ledem spojují jako klíč se zámkem. Tak naruší vznik větších celků, které byroztrhaly vnitřní struktury buňky a nadělaly v tkáních nenapravitelné škody.

Konstruktérům letadel nejde u zmíněných proteinů o náhradu stávajících nemrznoucích směsí v hydraulických systémech, jak by se dalo čekat. Nýbrž o použití proteinů na vnější plochu pláště letadel. Chtějí získat proteinovou úpravu povrchu křídel, která by zamezila namrzání ledu, vzniku turbulencí a s ní spojeném poklesem vztlaku křídel.  Jde o eliminaci nebezpečí, které letadlům hrozí především při startu a přistání.


Nemrznoucí proteiny využívají kromě ryb i rostliny a hmyz.  Nově i člověk. Zatím jen v potravinářském průmyslu, kde přídavkem těchto proteinů si zajišťuje, aby se potraviny v ledničce neznehodnocovaly vymrzáváním vody v krystaly a neznehodnotily tak chuťové vlastnosti výrobku. S myšlenkou využít nemrznoucí proteiny v leteckém průmyslu přišel Ingo Grunwald z německého Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Applied Materials Research. Dá se říci, že jeho tým už v tom částečně uspěl. Podařilo se mu v laboratoři potáhnout povrch kousku lakovaného plechu těmito proteiny a vytvořit tak povrch zabraňující namrzání. Jde o novou technologii tvorby nemrznoucích nátěrů, která má šanci si najít cestu do celé řady technologických aplikací, včetně již zmíněného leteckého průmyslu. Hlavním problémem využití nemrznoucího proteinu k ochraně letadel je zvládnutí navázání těchto proteinů na  lak, kterým jsou letadla opatřena.  Aby protein zůstal i po nanesení na ošetřovanou plochu nepoškozen a funkční, byl tvrdý oříšek. Grunwaldův výzkumný tým to vyřešil použitím další organické molekuly, která slouží jako “mezikus” mezi naším proteinem a povrchem letadla. Tento vložený můstek slouží jako “lepidlo”, které dovoluje připojenému proteinu dostatek pohyblivosti k tomu, aby zůstal funkční a reagoval se vznikajícími ledovými jádry svým obvyklým způsobem a účinně tak omezoval růst ledových krystalů.


Nová úprava povrchu již prošla testy v komoře, kde se simulovaly podmínky vlhkosti a chladu, při nichž dochází k namrzání křídel u letadel. Výsledky jsou nadějné. Je tu ale malý háček. Grunwald zatím umí tento povrch připravit na ploše jednoho čverečního centimetru. K praktické aplikaci to ale bude roztáhnout na plochu o velikosti fotbalového hřiště. I na tom ale jeho tým již pracuje. A nejen to. V průběhu pokusů se ukazuje, že celý složitý systém vazby organických molekul na křídla ocelových ptáků by mohl stejně dobře být nahrazen nanesením polymeru na bázi uhlíku.  Taková ochrana by byla dokonce trvanlivější, protože by nepodléhala tak snadno degradaci jako původně zamýšlené rybí proteiny.
Který z přístupů se nakonec v leteckém průmyslu ujme ukáží až provozní experimenty. Rozhodující bude ekonomika a účinnost.    

Pramen: New Scientist

Datum: 05.08.2007 02:26
Tisk článku

Nejkrásnější nápady z přírodních materiálů - Svobodová Jana
 
 
cena původní: 269 Kč
cena: 213 Kč
Nejkrásnější nápady z přírodních materiálů
Svobodová Jana

Diskuze:

lad

filip,2007-08-06 09:56:29

urcite mi nieco uslo, ale naco je rybe protein proti zamrzaniu, ked pod bodom mrazu sa voda meni na lad a v lade ryby nebudu zit aj tak ...

Odpovědět


mrznuti ryb

josef pazdera,2007-08-06 10:45:51

Koncentrace soli v morske vode nedovoluje vode zmrznout. Takze pri urcite slanosti nemrzne ani pri minus dvou stupnich. Koncentrace soli v telnich tekutinach ale neni tak vysoka jako je koncentrace soli v morske vode. Proto take kdyz stroskotate na mori a dojde vam pitna voda, zachranite se kdyz budete chytat ryby a pít tekutinu, která z nich po nariznuti vytece.

Odpovědět


je to prosté

jarda petr,2007-08-06 13:31:11

Je to možná neuvěřitelné, ale je to tak. Mořská voda teče, ale ryba už je v ní zmrzlá na kost. Tedy pokud nemá tzv. anti-freeze protein (AFP).Ťěch je celá řada. některé ryby si je vyrábějí jen sezónně, jiné je produkují celoročně. napříkald v Kanadě se pracuje na geneticky modifkoévaných lososech, kteří by produkovali AFP platýze a mohli se chovat dále na severu, kde už rybám hrozí zmrznutí. Pokud vím, tak nemrznoucího lososa ale zatím ještě nikdo nezískal. Hmyzí AFP je ještě mnohem účinnější než rybí - udává se, že asi 30krát.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace