W numerze Physical Review Letter z 13.02 b.r ukazał się artykuł obrazujący wyniki badań przeprowadzonych przez uczonych z Massachusetts Institute of Technology i Université Pierre et Marie Curie z Paryża, poświęconych molekularnej budowie kręconych włosów i ich strukturze trójwymiarowej.

Jakie zastosowanie mogą mieć tak nietypowe badania poświęcone strukturze włosa? Okazuje się, że potencjalne wykorzystanie badań jest ogromne- począwszy od producentów animacji komputerowych, poprzez wykorzystanie przez inżynierów do budowy wszelkiego rodzaju konstrukcji takich jak rury czy nowoczesne światłowody.

Autorami doniesienia, które pojawiło się w Physical Review Letter są Pedro Reis (MIT's Department of Civil and Environmental Engineering and Department of Mechanical Engineering), Arnaud Lazarus (Université Pierre et Marie Curie) oraz James Miller (Schlumberger-Doll Research). “Nasze badania służyły poznaniu dokładnej, trójwymiarowej budowy włosa I zrozumienia, dlaczego układa się on tak a nie inaczej. Każdy włos tak na prawdę charakteryzuje się różnym poziomem skręcenia i ułożenia. Zrozumienie jak te mechanizmy wpływają na każdy włos pomoże skonstruować światłowody, czy kable których wygięcie będzie można w pełni kontrolować. Sporo czasu zajęło matematyczne opisanie budowy włosa, jednak nam się to udało. Nasze badania na pewno przełożą się też na wykrozystanie w branży nano”- przekonuje Pedro Reis. Jakiś czas temu dostaliśmy zlecenie opracowania nowego rodzaju konstrukcji nowego rodzaju supercienkich światłowodów. Przypadkiem wpadliśy na pomysł, aby oprzeć je na konstrukcji podobnej do budowy ludzkiego włosa, który jest super sprężysty i odporny na uszkodzenia- dodaje

Jak zbudowany jest włos?

Włosy- wbrew pozorom- wykazują niezwykle silną budowę. Każdy włos może wytrzymać obciążenie nawet 100g, co oznacza, że nić utkana ze 120 000 włosów byłaby w stanie utrzymać ciężar nawet 12 ton! Swoją wytrzymałość włosy zawdzięczają przede wszystkim niewzykłej budowie, opartej na strukturze beta helisy. Podstawowym składnikiem budującym włos jest keratyna, utworzona z 18 aminokwasów. Dzięki bogactwu cysteiny, reszty siarki wzmacniają mieszek włosowy i pobudzają wzrost włosów. Korpus włosa zbudowany jest z keratyny, której podjednostke stanowią protofibryle, połączone ze sobą za pomocą silnych oddziaływań atomowych i jonowych. To właśnie wiazania jonowe nadają kształt i sprężystość włosom, oraz wpływają na ich charakterystyczny kształt.

Struktura 3D

Na podstawie stworzonego modelu matematycznego, Arnaud Lazarus stworzył model 3-D struktury włosa, uwzględniajac wszystkie oddziaływania, które wpływają na utrzymanie struktury. Podobny model matematyczny został stworzony już w XVII wieku! Oczywiście, nie był on tak dokładny jak nasz, ale nie ukrywam, że nasze wyliczenia częściowo oparliśmy na modelu matematycznym stworzonym przez Leonarda Eudlera w 1744 roku. Dzięki opracowaniu modelu 3-D tworzymy teraz projekty nanomateriałów, które być może znajdą wykorzystanie w życiu codziennym.