Inte helt enkelt att imitera naturen

Biomimetik är vetenskapen som försöker imitera naturens lösningar på olika problem. En inriktning är att tillämpa biologiska principer vid konstruktion av nya produkter, en annan att kopiera molekylära byggstenar för nya ändamål.

Forskare vid Avdelningen för molekylär fysik fick upp ögonen för proteiner som finns hos fiskar i polartrakter, till exempel flundror, för att förhindra att deras blod fryser. Ishavsvattnet kan nå -2 grader, en temperatur då vanliga fiskar skulle frysa ihjäl.

Doktoranden Annika Borgh startade ett projekt för att försöka utnyttja egenskaperna hos antifrysproteinerna, som finns i två former – med och utan en vidhängande sockergrupp. Proteinerna sätter sig på ytan av små ”isembryon” och förhindrar bildningen av iskristaller.

Hos fiskarna är proteinet löst i blodet, men Annika Borgh ville ha dem på en yta – till exempel en flygplansvinge där de skulle kunna förhindra den isbildning som är ett stort problem på flygplatser vintertid. Men proteiner trivs inte på ytor, så därför tillverkade hon molekyler med socker- och metylgrupper men utan själva proteinskelettet. Dessa anbringades på en platta med en yta av guld, där de organiserade sig själva i ett så kallat monolager.

Vatten fick kondensera på ytan och plattan kyldes ned. Det överraskande resultatet blev att vattnet frös vid en högre temperatur när det fanns antifrysmolekyler på ytan, än när det inte gjorde det.

– Antifrysproteinet fungerar troligen bara i lösning där det kan hindra isembryona att växa till från alla håll. I stället skulle man kunna utnyttja den omvända effekten till att frysa exempelvis isbanor med lägre energiåtgång – kanske tillverka en polymer med dessa egenskaper, som går att måla en yta med, säger Annika Borgh.

Avhandlingen Biomimetic surfaces: preparation, characterization and application läggs fram fredag 30 mars.

Kontaktinformation
Annika Borgh 013-288917, annbo@ifm.liu.se