Koivun selluloosan nanokiteistä ja proteiineista kehitetty biokomposiitti on vahvempi ja kevyempi kuin nykyisin hammaskruunuissa käytetty tekninen keramiikka. VTT:n tutkimusryhmän kehittämästä uudesta nanokomposiitista on valmistettu hammasimplantin kruunuja, joiden rakenne muistuttaa ihmisen hampaita, VTT kertoo tiedotteessaan.
Työ tehtiin yhdessä singaporelaisen Nanyangin teknisen yliopiston kanssa.
Hammasimplanttien lisäksi materiaalia voidaan tulevaisuudessa käyttää esimerkiksi urheiluvälineissä, luotiliiveissä, ilma-alusten rungoissa tai tuulilasien pinnoituksissa. Proteiineja muuntelemalla materiaaliin voidaan jatkossa tuoda uusia ominaisuuksia.
Tutkija Pezhman Mohammad on ryhmineen ottanut kehitystyössä mallia luonnosta, sirkkaäyriäisen eturaajan rakenteesta. Ryhmä onnistui luomaan uuden materiaalin, joka kestää toistuvia iskuja rakenteen kärsimättä, VTT kertoo.
Evoluution synnyttämät elämänmuodot ovat tutkijoille inspiraation lähde.
“Sirkkaäyriäiset luonnon pahimpia tappajia”, kertoo Mohammadi.
Kovakuoriset merenelävät, kuten ravut, ovat sirkkaäyriäisten ensisijaista ravintoa. Päästäkseen käsiksi ravun syötävään sisukseen niiden on lävistettävä ravun kuori.
”Ne murskaavat kuoren voimakkailla, nopeilla eturaajojen iskuilla. Eturaajat muistuttavat vasaraa.”
Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että sirkkaäyriäisten raajat muodostuvat järjestäytyneestä, kerroksittaisesta komposiittirakenteesta.
”Raajassa on pehmeä, iskuja vaimentava sisäkerros sekä kova ja iskunkestävä ulkokerros. Sisä- ja ulkokerros koostuvat samankaltaisista elementeistä, mutta elementtien suhteellinen osuus, muoto ja järjestys vaihtelevat eri kerroksissa”, Mohammadi selvittää.
Keskeisin elementti on kierteisesti järjestyneet kitiinisäikeet eli nanofibrillit, jotka kiinnittyvät toisiinsa proteiinien avulla.
Tutkimusryhmä tuotti uutta komposiittia varten samankaltaisen rakenteen selluloosan nanokiteistä ja kahdesta geenimuunnellusta proteiinista. Toinen proteiineista suunniteltiin lisäämään materiaalin lujuutta ja toinen edistämään kiteiden muodostumista.
Jatkossa kehitetään uuden biokomposiitin valmistuksen skaalautuvuutta suuremmaksi.
