Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ բրիտանական Թագավորական նավատորմը փորձարկում էր ավիակրիչ կառուցելու համար փայտի ցելյուլոզով ամրացված սառույց օգտագործելու գաղափարը։ Կոմպոզիտային նյութը, որը հայտնի էր որպես պիկրիտ, ըստ ամենայնի, այնքան ամուր էր, որքան բետոնը, եթե այն հնարավոր լիներ պահել սառեցված վիճակում։

Այս նավը, ըստ էության, կլիներ լողացող, հատուկ պատրաստված ամրացված այսբերգ, որից ինքնաթիռները կարող էին թռչել և վայրէջք կատարել, սակայն գների աճի և ավելի կատարելագործված տարբերակների ի հայտ գալու պատճառով նախագիծը վերջնականապես չեղարկվեց։

Այժմ Իսրայելի՝ Երուսաղեմի Եբրայական համալսարանի թիմի գլխավորած հետազոտողները զարգացրել են 1940-ականների այս գաղափարը և ստեղծել այն, ինչ նրանք անվանել են բիոպիկրիտ։

Սառույցին ավելացնելով բուսական ծագման բյուրեղներ և հատուկ մշակված սպիտակուց՝ նրանք ստեղծել են նյութ, որը 10 անգամ ավելի ամուր է սովորական սառույցից և մինչև կոտրվելը կարող է կլանել 70 անգամ ավելի շատ էներգիա։

Նոր նյութի ուսումնասիրությունը հրապարակվել է Colloids and Surfaces B: Biointerfaces ամսագրում, և այն մշակած թիմը հույս ունի, որ ապագայում նյութը կարող է օգտագործվել որպես շինանյութ։

«Մենք ուզում էինք դուրս գալ պարզապես սառույցի հետ մանրաթելեր խառնելու սահմաններից և դրա փոխարեն վերահսկել, թե ինչպես են տարբեր նյութերը միավորվում մոլեկուլային մակարդակում»,- ասում է Երուսաղեմի Եբրայական համալսարանի կենսաքիմիկոս Իդո Բրասլավսկին,- Արդյունքում փոխվում է ոչ միայն սառույցի ամրությունը, այլև նրա քայքայման ձևը։ Հանկարծակի ճեղքվելու փոխարեն այն կարող է կլանել շատ ավելի մեծ էներգիա և աստիճանաբար դեֆորմացվել»։

Այս անգամ այն հավանաբար կօգտագործվի ոչ թե ավիակրիչների, այլ հեռավոր ցուրտ շրջաններում շինարարական նախագծերի համար, որտեղ ավանդական շինարարական մեթոդները դժվար է կիրառել, օրինակ՝ Արկտիկայում և Անտարկտիդայում, փոխանցում է Planet Today-ը։

Քանի որ դրա արտադրության համար բետոն կամ պողպատ չի պահանջվում, իսկ որպես հիմնական բաղադրիչներ օգտագործվում են սառույցն ու բուսական ցելյուլոզը, սա կարող է դառնալ ցածր ածխածնային հետքով և միաժամանակ կենսաքայքայվող շինանյութ։

«Թեև շինարարական ոլորտը համաշխարհային տնտեսության հիմնաքարերից մեկն է, այն շարունակում է մնալ շրջակա միջավայրի ամենախոշոր աղտոտողներից մեկը՝ պատասխանատու լինելով ածխաթթու գազի էական արտանետումների և ռեսուրսների լայնածավալ սպառման համար,- գրում են հետազոտողները,- Կենսատեխնոլոգիան առաջարկում է այս ազդեցությունը մեղմելու հեղափոխական ուղի՝ նոր կայուն կենսանյութերի մշակման միջոցով»։

Սակայն մինչև BioPykrete-ը հնարավոր կլինի օգտագործել որպես շինանյութ, դեռ որոշ ժամանակ կանցնի։ Այս ուսումնասիրությունը փոքր փորձարարական հայեցակարգային ստուգման բնույթ ուներ, և անհրաժեշտ կլինեն հետագա ուսումնասիրություններ՝ հասկանալու համար, թե ինչպես է BioPykrete-ը իրեն պահում երկարաժամկետ հեռանկարում և փոփոխվող պայմաններում։

Փայտի ցելյուլոզի ավելի խոշոր, անկանոն մանրաթելերի փոխարեն հետազոտողներն այստեղ օգտագործել են ցելյուլոզի նանաբյուրեղներ։

Ցելյուլոզը բույսերի հիմնական կառուցվածքային նյութն է, իսկ նանոբյուրեղային ձևով այն կարող է հանդես գալ որպես այլ նյութերի, ներառյալ սառույցօի, միկրոսկոպիկ ամրացնող գործոն՝ ըստ էության կանխելով ճաքերի արագ տարածումը։

Այս դեպքում օգտագործվել է CBM3a-AFPIII կոչվող սպիտակուցը, որը հակասառեցնող սպիտակուցի (AFP) և ածխաջրերի կապման մոդուլի (CBM) համադրություն է։ Նրա խնդիրն էր գործել որպես սոսինձ՝ միասին պահելով ցելյուլոզի նանոբյուրեղներն ու սառույցը։

Սա հնարամիտ մոտեցում է, և հետազոտողները կարծում են, որ բաղադրիչներն ու մեթոդները փոխելով՝ նրանք կկարողանան էլ ավելի բարելավել իրենց «սուպերսառույցը»։

«Կարծրացման կինետիկայի և սառեցման արձանագրությունների օպտիմալացումը, ինչպես նաև AFP-CBM-ի բազմազան տարբերակների մշակումը կարող են թույլ տալ ստանալ էլ ավելի մեծ ամրությամբ կոմպոզիտներ»,- գրում են հետազոտողները։

Բացի նյութի ամրության հետագա փորձարկումներից, հետազոտողները նաև ձգտում են ավելի մանրամասն ուսումնասիրել BioPykrete-ում ճաքերի տարածումը, որպեսզի հաստատեն, որ հիմքում ընկած ամրացման մեխանիզմները հենց այն են, որոնք իրենք ենթադրում են։

Ապագայում նման մոտեցումը կարող է բացել բոլորովին նոր հնարավորություններ փաթեթավորման, շինարարության և շատ այլ ոլորտներում օգտագործվող նյութերի համար՝ հատուկ մշակված սպիտակուցի կիրառմամբ միացնելով երկու, առաջին հայացքից, անհավանական բաղադրիչներ՝ սառույցն ու ցելյուլոզը։

«Ռեկոմբինանտ սպիտակուցների նախագծման և կառուցվածքային ինժեներիայի միջև եղած բացը հաղթահարելու շնորհիվ մենք մշակել ենք բարձր արդյունավետությամբ նյութ, որը հատուկ նախատեսված է աշխարհի ամենածայրահեղ միջավայրերի խիստ պայմանների համար»,- գրում են հետազոտողները։