Команда ученых из Швейцарии и России создала искусственное нанопокрытие из белка и воска, повторяющее защитный слой в глазах некоторых насекомых. Недорогой и биоразлагаемый материал обладает антибликовыми свойствами и может быть использован при изготовлении линз, имплантов и текстиля. Работа исследователей опубликована в журнале Nature.

Глаза многих насекомых покрыты тонким прозрачным слоем c антибликовыми и антиадгезионными свойствами. Роговица насекомых, лишенных этого слоя, обычно отражает около 4% падающего света, тогда как у насекомых с защитным покрытием эта доля падает до нуля. Хотя такое улучшение может показаться незначительным, этого достаточно, чтобы стать эволюционным преимуществом. Кроме того, покрытие обеспечивает физическую защиту от мельчайших частиц пыли.

Команда ученых из Лозаннского, Женевского и Дальневосточного федерального университетов, а также Швейцарской высшей технической школы Цюриха изучила глаз дрозофилы и установила, что этот защитный слой состоит из двух компонентов: белка ретинина и воска, которые самопроизвольно собираются в регулярную структуру, напоминающую сеть из выростов.

Исследователям удалось воспроизвести этот процесс, смешав белок и воск на разных типах поверхностей. Полученное нанопокрытие недорогое, безопасное и полностью биоразлагаемое, поэтому может найти применение в изготовлении контактных линз, медицинских имплантов и текстиля. Оно могло выдержать 20 часов стирки, хотя и оказалось, что оно легко повреждается чистящим средством.

«Мы синтезировали ретинин в клетках бактерий. После очистки его смешивали с различными восками на стеклянных и пластиковых поверхностях. Мы смогли очень легко воспроизвести наноструктуру, по внешнему виду повторяющую покрытие глаз насекомых. Мы думаем, что сможем нанести это нанопокрытие практически на любую поверхность, включая дерево, бумагу, металл и пластик», — рассказывает ведущий автор исследования, профессор Женевского университета и сотрудник Школы биомедицины ДВФУ Владимир Катанаев.

Защитный слой глаз насекомых формируется в результате механизма морфогенеза, который британский математик Алан Тьюринг смоделировал в 1950-х годах. В этом процессе участвуют два вещества, первое — активатор, который усиливает собственное производство, а также активирует второе вещество — ингибитор. Ингибитор, в свою очередь, подавляет активность первого вещества. Эта модель позволила объяснить многие природные явления в макроскопическом масштабе, например окраску леопарда или зебры, но еще никогда не применялась для описания наноструктур. В рассматриваемом нанопокрытии ретинин выступает в роли активатора, а воск — ингибитора.