Почему «жжется» крапива?
Исследователи из Датского технического университета выяснили, почему «жжется» крапива. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Почему «жжется» крапива?
Давно известно, что крапива «жжет» кожу своими тончайшими колючками, которыми покрыты листья и стебель растения. Каждый волосок представляет собой многоклеточный вырост, на конце которого находится жгучий аппарат в виде одной громадной клетки. При прикосновении к крапиве кончики волосков надламываются, и мельчайшие острые иглы прокалывают кожу. Содержащийся в колючках ядовитый клеточный сок — муравьиная кислота, гистамин и холин — попадает в кожный покров, и под его воздействием проявляется краснота, зуд и ощущение резкого ожога вокруг места прокола.
Датских ученых интересовало, каким образом эти хрупкие на вид волоски прокалывают кожу. Оказалось, что колючки крапивы по форме напоминают иголку инъекционного шприца. В их состав входит стекловидный кремний, при этом они полые и «усилены» по краям. Благодаря этому остроконечные волоски имеют необычайную прочность.
С какой целью проводили исследование?
Авторы исследования занимаются биомиметикой — разработкой искусственных наноматериалов, имитирующих свойства биоматериалов или созданных на основе принципов, реализованных в живой природе. Ученые провели более 200 экспериментов по изучению конструкций жал, колючек и шипов, которые животные и растения используют для прикрепления к поверхностям, приема пищи или защиты. Самые мелкие иглы, размером 50 нанометров, принадлежали вирусам и микроскопическим водорослям, а самым крупным объектом изучения стал 2,5-метровый бивень нарвала. Также исследователи проанализировали конструкцию заостренных объектов, созданных руками человека — гвоздей, игл для шприцев и древних копий — они в значительной степени имитировали природные формы.
Результаты исследования показали, что жала, шипы и иглы растений и животных похожи между собой. Оказалось, что есть четкая корреляция между длиной иглы и ее диаметром вблизи кончика и в месте, где он прикрепляется к растению или животному. Это обеспечивает шипу необходимую прочность, а его кончику — эластичность.
Авторы исследования считают, что полученные знания можно будет применять при проектировании игл для шприцов, которые будут лучшим образом вводить лекарства, а также разработке оптимального дизайна гвоздей, который позволит снизить расход материала без потери прочности.
